В ходе экспериментов, проведенных на Международной космической станции, было установлено, что определенные виды бактерий могут извлекать редкоземельные элементы из горных пород даже в условиях микрогравитации.
Жизнедеятельность некоторых видов микроорганизмов способствует накоплению редкоземельных элементов. Эти металлы имеют большое значение для современной микроэлектроники, однако они встречаются в земной коре в крайне рассеянном виде, что затрудняет их извлечение, вызывает серьезные экологические проблемы и обуславливает высокую стоимость. В связи с этим ученые разрабатывают технологии биологического извлечения таких ресурсов — « биомайнинга».
Благодаря такому методу удается уменьшить потребность в агрессивных химических реагентах, которые обычно используются для извлечения редкоземельных элементов, поскольку бактерии способны самостоятельно удерживать и концентрировать их. В перспективе, аналогичные технологии позволят добывать такие металлы даже на астероидах и других небесных телах. И это удалось подтвердить во время недавних экспериментов на борту МКС, результаты которых представлены в новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Воздействие микрогравитации может нарушать процессы перемешивания и осаждения клеток, а также препятствовать доставке питательных веществ и удалению продуктов обмена. В результате, она нередко оказывает негативное влияние на рост и развитие бактерий. Для изучения влияния микрогравитации на процессы биомайнинга, Чарльз Кокелл и его коллеги из Эдинбургского университета провели ряд экспериментов в рамках проекта ESA BioRock.
На МКС доставили бактерии Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis и Cupriavidus metallidurans, для дальнейшей обработки были подготовлены образцы базальта, из которых планировалось извлечь редкоземельные металлы. Они были помещены в биореактор KUBIK, конструкция которого позволяет контролировать не только температуру, но и гравитационный фактор: центрифуга обеспечивает заданную скорость вращения, позволяющую имитировать различные условия гравитации.
Исследователи провели эксперименты, чтобы оценить, как земная, марсианская и микрогравитация (возникающая на МКС) влияют на эффективность работы трех видов бактерий. B. subtilis и C. metallidurans не работали ни в каких условиях, помимо «земных». Зато S. desiccabilis продемонстрировали, что способны к биомайнингу при любом притяжении, извлекая при этом около 70 процентов содержавшихся в базальте церия и неодима.
Авторы связывают такие «суперсилы» S. desiccabilis с тем, что эти микробы синтезируют особенно много длинноцепочечных полисахаридов, которые обладают повышенной способностью связывать редкоземельные металлы. Вероятно, и другие бактерии можно заставить производить избыток таких полимеров, поместив их в определенные стрессовые условия, — но этот вопрос остается для будущих экспериментов.
Несмотря на это, уже полученные данные свидетельствуют о возможности применения некоторых видов бактерий для «космического биомайнинга». В настоящее время добыча этих элементов за пределами Земли нерентабельна, однако «биомайнинг» потенциально позволит осуществлять работы в космосе в условиях самообеспечения, — сказал Чарльз Коквелл. — В качестве примера, можно рассмотреть роботизированную или удаленно управляемую добычу ресурсов на Луне Океане Бурь, богатом редкоземельными элементами».