生物学的システムは、軌道への配送のための貨物の量を減らす

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (七月 2019).

Anonim

人間がなぜ火星に植民地化しなかったのか、それとももっと宇宙に旅したのか疑問に思ったことはありませんか? 我々は持っています。 テクノロジーが欠けているわけではありません。実際、今日の技術を使用して、これらの目標(2013年の壁)を達成することは可能かもしれません。 主な制限要因はコストです。 例えば、好奇心の使命は28億ドルです。 ミッション中に、火星に土砂の組成を調査するローバーが送られました。 このコストは非常に高いものではありませんでしたが、世界の先進国政府(Luxton 2016)が引き続き宇宙開発の予算を削減しました。 宇宙でのより長い有人ミッションのためにお金を見つけるのは難しいです。

主なコストの1つは、外部燃料タンク(Giges 2014)です。 宇宙ロケットに積み込む必要があるほど、打ち上げに必要な燃料が増え、任務が増えるほどです。 したがって、打ち上げ前の宇宙ロケットに必要な燃料量を減らすことが望ましい。 CosmoCropsにはこれに対する解決策があります!

救助のために設計された枯草菌

今年の夏に取り組んでいるのは、打ち上げ前に宇宙ロケットに搭乗する必要がある材料の量を減らすことができる生物学的システムを作ることです。 これは、共培養で一緒に働く2つの異なる生物を用いることによって行われる。 アイデアは、他の惑星の宇宙飛行士や入植者が食べ物や薬、有機物を必要とするとき、彼らはそれを簡単に作り出すことができるということです。 共同文化は高度なモジュール性(図1)を可能にするように設計され、宇宙飛行士や入植者は1つの構成要素を取り出し、別の改変された微生物を加えることができます。 これは、共培養システムが、それを生産できる微生物を持っている限り、ほぼすべてを生産するために使用できることを意味します。

我々が使用する2つの生物はシアノバクテリアSynechococcus elongatusおよびBacillus subtilisである。 シアノバクテリアは、日光と二酸化炭素を使ってスクロースを生産するシステムの原動力になるでしょう。 次いで、このスクロースは、スクローストランスポーターcscBによって分泌される(Ducatら、2012)。 以後、分泌されたスクロースは、枯草菌(B.subtilis)によって使用され、所望される化合物を産生する。 枯草菌は胞子を形成することができ、発芽前に棚上にバシラス胞子の異なる改変型を有することが可能であることを意味する。 ここで、彼らは栄養を必要とせずに長期間保存することができます。 宇宙飛行士/入植者が何かを必要とするとき、彼らは対応する操作された胞子を見つけ、それらを共培養システムに入れる。

遺伝的アプローチ

コンセプトの証明として、現在国際宇宙ステーション(International Space Station)に設置されている3Dプリンタで使用可能なバイオプラスティックP(LA-co-3HB)を製造するためにB.subtilisを設計します。 これを行うために、枯草菌に4つの酵素を導入する(Taguchiら、2008; Jungら、2010; Yamadaら、2010)(図2)。 これらの4つの酵素は、ラルストニア・ユートロファおよび乳酸重合酵素(LPE)由来のクロストリジウム・プロピオニカム由来のプロピオン酸CoAトランスフェラーゼ(PCT)、β-ケトチオラーゼ、(PhaA)およびアセトアセチルCoAレダクターゼ(PhaB)である。 LPEはもともと、基質としてラクチル-CoAを使用するように変異されたPhaシンターゼである(Taguchiら、2008)。 一緒に、これらの4つの遺伝子は、炭素のための新しいシンク経路を導入する。 このため、大腸菌(Jung et al。2010)で行われている収量を最適化するために、いくつかのゲノム改変を行うことが必要であるかもしれない。

ジェンス・マーティン・マーズ・チェンバー

遺伝的アプローチに加えて、このプロジェクトの1つの側面は、Niels Bohr InstituteのJens Martin Mars Chamber(図3)のB. subtilis株を試験することです。 これは、温度、圧力、紫外線、大気の組成(Kajtár2014)などの要素を制御することによって、宇宙や火星の環境をシミュレートすることができるチャンバーです。

このチャンバーは、本質的に、産業用真空ポンプ、UVランプ、オーブン要素、ペルチェパネルおよび水冷式の二重密閉環境(いくつかの気密層)である。 このすべては、月の周りのような低い圧力で、北極の温度から紫外線の有無にかかわらず数百度の実験を可能にします。 通常の圧力の場合、それはまた、変化した大気組成を可能にする。

この室内で枯草菌の菌株を試験することにより、宇宙や火星などの極端な環境で菌株をより有効にすることができるいくつかの突然変異を刺激したいと考えています。 これは、UV突然変異誘発によって細菌のゲノムに突然変異を誘導することによって行われる。 生存細胞が1つまたはいくつかのパラメーターについて試験された後に観察される場合、1つのアプローチは、それが生存できるかどうかを見るために、すべてのパラメーターでそれをより完全に試験することであろう。 細胞が生存すると、全ゲノム配列決定が実行され、生物情報学が細胞を生存させる突然変異を見つけるために使用されます。

今後の展望

私たちのプロジェクトでは、将来は宇宙探査にとって明るいものになっています。 共培養システムが機能的である場合、それはバイオプラスティックを生産するために使用することができるが、宇宙ミッションをより実現可能にする種々の異なる化合物を生産するために使用することができる。 さらに、打ち上げ前にロケットにたくさんの材料を載せる必要はないので、単に共同文化、B.subtilisの胞子、3Dプリンター - そしてそれ以外のものは、スペースミッションを行うのが安くなるでしょう宇宙で作ることができます。 また、他の惑星の将来の居住地にも使用されるため、物質には地球に依存しませんが、必要なものは自ら生成することができます。 それによって、新しい入植者の生活が他のものよりも容易になりました。

コスモクロップス

コスモクロップスはコペンハーゲン大学の学際的なチームで、10人の学部生と大学院生から構成されています。 6月、コスモクロップスは、スウェーデンのストックホルムで開催された北欧iGEMカンファレンスで、北欧チームの中で最高のプレゼンテーションとプロジェクトを行いました。 あなたが調整しておきたいなら、私たちはFacebookとTwitterでフォローできます!

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