Астронавты не готовят еду в космосе. На данный момент они зависят от пайков, поставляемых с Земли, но вскоре это может измениться благодаря прорыву в области биоинженерных дрожжей. О том, как биоинженерные дрожжи накормят астронавтов, мой сегодняшний рассказ.
Группа исследователей из Австралии предложила настраиваемую систему питания, которая могла бы создавать земную пищу для космических путешественников с использованием биоинженерных Saccharomyces cerevisiae (широко известных как «пекарские дрожжи»). На Земле эти съедобные дрожжи уже широко используются для производства теста, вина и биотоплива. Достаточно скоро он также может выйти за пределы нашей планеты.
Лучший подход для поддержания длительных космических полетов человека — это производить еду на месте.
Разработка технологии, позволяющей астронавтам готовить пищу в космосе, будет иметь решающее значение для длительных космических полетов
Нынешний подход предполагает доставку еды с Земли, и он просто не работает на больших расстояниях. Но найти решение этой проблемы обманчиво сложно.
Продовольственные запасы требуют много места для хранения (что еще больше увеличивает затраты на логистику), а их питательная ценность имеет ограниченный срок службы. Таким образом, разработка нового вида пищи показалась группе исследователей лучшей альтернативой.
«Лучший подход для поддержания длительных космических полетов человека — это производить еду на месте. Идеальные продовольственные системы должны быть способны надежно производить привлекательные, богатые питательными веществами продукты по запросу, быстро и с минимальными затратами и физическими затратами», — отмечают авторы в своем исследовании.
От дрожжей до космической еды: биоиженерные дрожжи накормят астронавтов
Клетки дрожжей S. cerevisiae насыщены питательными веществами , которые может использовать человеческий организм. Дрожжи богаты незаменимыми аминокислотами, белками, жирами и углеводами — и, в отличие от растительных или животных клеток, дрожжевые клетки легко модифицировать с помощью биоинженерии, чтобы еще больше улучшить их пищевую ценность и вкус.
Объясняя это дальше, первый автор и научный сотрудник Университета Маккуори, доктор Бриардо Льоренте, сказал ZME Science :
«Микроорганизмы (например, дрожжи) требуют сравнительно меньше ресурсов, быстрее удваивают свою биомассу и, как правило, более поддаются биоинженерным вмешательствам, чем другие источники пищи (например, растения, животные)».
Исследователи предлагают идею системы 3D-печати продуктов питания, которая будет обрабатывать дрожжевые клетки для производства продуктов питания в космосе, похожих (по вкусу, аромату и текстуре) на блюда, приготовленные на Земле. Например, если астронавты хотят съесть манго по пути на Марс, они могут просто получить его в виде 3D-печатного «пищевого батончика» из системы — в основном печать пищевого батончика на дрожжевой основе будет похожа на вкус манго.
Исследователи подчеркивают, что дрожжи также можно выращивать на существующих ресурсах.
Как дрожжи будут культивироваться в космосе?
На такой планете, как Марс, дрожжи, необходимые для производства продуктов питания , можно было бы выращивать в биореакторе, который улавливал бы углерод и азот из окружающей атмосферы и использовал эти питательные вещества для поддержки роста микробов. Однако во время путешествия в космосе, где нет атмосферы, эти питательные вещества можно получить из СО 2 и отходов жизнедеятельности членов экипажа.
Схема предлагаемой системы 3D-печати продуктов питания. Изображение предоставлено: Льоренте, Б., Уильямс, Т.С., Гулд, Х.Д. и др., 2022/Nature Communications.
Объясняя это подробно, авторы писали :
«Подсчитано, что среднему человеку требуется около 8700 кДж пищи, и он выделяет около 740 граммов углекислого газа (CO2) в день20. Если это количество CO2 затем можно было бы использовать для выращивания микроорганизмов в биореакторах с питательной ценностью ~12,5 кДж на грамм клеток13 и 0,2–0,5 г клеток на грамм CO2 в день21,22, то общая энергия, доступная из микробная пища, выращенная на переработанном CO2, будет составлять от 1850 до 4625 кДж на человека в день».
Биомасса, собранная в биореакторах, затем будет использоваться 3D-принтером для пищевых продуктов для производства блюд в виде лапши и закусок для астрономов. Исследователи утверждают, что, изменив генетическую, клеточную и молекулярную структуру дрожжей и используя их многочисленные штаммы , предлагаемая пищевая система сможет создавать продукты питания с разными вкусами, текстурами и запахами.
Исследователи предполагают, что их система 3D-печати продуктов питания также может быть адаптирована на Земле для производства продуктов питания и общественного питания. Они считают, что это может быть очень полезно в кризисных ситуациях, когда из-за какого-то бедствия в регионе внезапно сокращается доступность еды .
С помощью этого подхода области, в которых не хватает ресурсов для поддержки таких видов деятельности, как сельское хозяйство, также могут стать самодостаточными в производстве продуктов питания. Однако необходимо провести много исследований и экспериментов, прежде чем эта идея превратится в реальную технологию.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
