Mikrořasy zdrojem životní podpory vesmírných misí
Experiment CryoAlgae otestuje dva unikátní kmeny mikrořas získaných z extrémního prostředí s cílem vyhodnotit, zda mohou efektivně produkovat cenné látky jako polynenasycené mastné kyseliny a zjistit, jak se mění jejich metabolismus v podmínkách mikrogravitace.
Projekt významně přispěje k vývoji uzavřených systémů životní podpory pro budoucí vesmírné mise, kde mikrořasy mohou zajišťovat produkci kyslíku, čištění vzduchu a vody a produkci potravin s vysokou nutriční hodnotou pro posádku.
V rámci využití na Zemi přinese CryoAlgae díky bližšímu zkoumání stresové odpovědi mikrořas posun v inovacích v biotechnologii, zemědělství, čištění vody a pohlcování uhlíku. Experiment navazuje na průkopnický výzkum československého kosmonauta Vladimíra Remka v roce 1978, který jako první Čech provedl biologické experimenty ve vesmíru na stanici Saljut 6.
Hlubší vysvětlení experimentu a jeho cíl
Tento výzkum má potenciál přinést revoluční řešení pro systémy životní podpory astronautů na vesmírných misích Artemis a Mars. Kryosférické mikrořasy jsou organismy, které se adaptovaly na život v extrémně chladných podmínkách, jako jsou třeba trvale zamrzlá jezera v Antarktidě, led nebo sníh. Hlavním cílem tohoto experimentu je vyhodnotit, jak se tyto organismy adaptují na vesmírné podmínky a zda mohou efektivně produkovat cenné látky, kyslík a biomasu v podmínkách mikrogravitace, tedy téměř nulové gravitace.
Experiment zkoumá změny v metabolickém profilu daných mikrořas, zejména zastoupení cenných omega-3 mastných kyselin. Kryosférické mikrořasy jsou díky své adaptaci na chlad energeticky efektivnější než běžné kmeny a produkují velké množství tzv. polynenasycených mastných kyselin. Výsledky výzkumu pomohou optimalizovat pozemskou produkci omega-3 a jiných biotechnologických produktů.
Jak to funguje a jak bude experiment probíhat?
Projektový tým CryoAlgae in Space vybral dva unikátní kmeny mikrořas z extrémního prostředí – jeden ze sněhu ve Vysokých Tatrách a druhý ze zamrzlého jezera Naděje poblíž české antarktické stanice Johanna Gregora Mendela v Antarktidě. Právě tento antarktický kmen vykazuje výjimečné předpoklady pro růst v širokém teplotním rozmezí. Díky svým schopnostem optimálního růstu v nízkých teplotách, při vysokých intenzitách UV a viditelného záření a tolerancí zmrznutí, jsou tyto mikroorganismy ideálními kandidáty pro výzkum jejich adaptability na vesmírné prostředí.
Experiment bude probíhat ve specializovaném inkubátoru ET Cube, který bude instalován v modulu Columbus na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS). V něm budou řasy po dobu 10 dnů kultivovány na pevném mediu (agar). Experiment proběhne plně automaticky, s osvětlením, které bude simulovat denní cyklus (tedy 16 hodin světla a 8 hodin tmy), s ventilátory, které zajistí cirkulaci vzduchu s CO2 z kabiny ISS, a čidly na měření produkce kyslíku. Po ukončení experimentu budou vzorky zmrazeny na -20 °C a po návratu na Zemi v laboratořích projdou detailní analýzou.
Instituce stojících za experimentem
- Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova
Hlavní zástupci řešitelského týmu
doc. RNDr. Linda Nedbalová, Ph.D.
Docentka Linda Nedbalová vystudovala hydrobiologii na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy. Na tamní katedře ekologie a v Botanickém ústavu AV ČR se zabývá zejména ekologií a ekofyziologií řas a sinic z extrémních prostředí. Specializuje se na výzkum mikroorganismů z polárních a horských jezer a také řas, které způsobují fenomén barevného sněhu.
Zúčastnila se expedic na české vědecké stanici v Arktidě i v Antarktidě, kde se podílela na výzkumu jezer v extrémních klimatických podmínkách. Dlouhodobě se věnuje diverzitě a ekologii sněžných řas v Krkonoších. Zaměřuje se také na studium adaptací řasových kmenů izolovaných z extrémních prostředí, které produkují látky s potenciálem pro biotechnologické aplikace, jako jsou například polynenasycené mastné kyseliny nebo pigmenty.