Ilgalaikėms pilotuojamoms kosmoso misijoms bus reikalingos įvairios sudėtingos cheminės medžiagos, pavyzdžiui vaistai ar maisto papildai. Kai kuriuos jų būtų galima gaminti biologiškai – naudojant modifikuotas bakterijas. Tačiau mikrogravitacijos sukelti fiziologiniai pokyčiai gali pakeisti mikrobų metabolizmą ir biosintetinį efektyvumą. Mokslininkai, atlikę tyrimą Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS), atskleidė, kaip mikrogravitacija fundamentaliai keičia mikrobų metabolizmą ir apriboja biologinių gamybos procesų efektyvumą.
Projektas MELSP, paleistas į TKS 2023 metų lapkritį, tyrė, kaip mikrogravitacija veikia modifikuotų E. coli bakterikų gebėjimą gaminti melaninus – daugiafunkcį biopolimerą, naudinga dėl atsparumo ir nepralaidumo spinduliuotei, antioksidacinių ir šiluminio stabilumo savybių. Tirtos bakterijos gali gaminti melaninus iš pirmtako tirozino, naudodamos tirozinazės fermentą.
Tyrėjai palygino kosminėje stotyje užaugintus mėginius su identiškais kontroliniais, augintais Žemėje. Nepaisant aktyvaus fermento gamybos, TKS užaugintos bakterijos pagamino reikšmingai mažiau melanino nei žemės mėginiai.
Biocheminė, proteominė ir metabolominė analizė atskleidė, kad gamybą ribojo ne fermentas, o sutrikusi tirozino pernaša į ląstelės vidų ir panaudojimas. Mikrogravitacija keičia skysčių elgesį; panašu, kad tie pokyčiai sutrikdo ląstelių gebėjimą pasisavinti medžiagas iš aplinkos, nors vidinė biosintetinė įranga veikia normaliai.
Proteominė (baltymų) analizė parodė, kad TKS užaugintuose mikrobuose aktyvesni baltymai, susiję su atsaku į stresą, kvėpavimu ir DNR pažeidimų taisymu. Tai rodo, kad ląstelės kosminėje aplinkoje patiria didelį stresą ir išgyvenimas joms tampa aukštesniu prioritetu nei papildomų biomedžiagų gamyba. Pagrindinius rezultatus tyrėjai patvirtino ir Žemėje, išnagrinėję E. coli elgesį specialiame prietaise, kuriame galima atkurti dalį mikrogravitacijos efektų.
MELSP rezultatai suteikia svarbių įžvalgų būsimiems bandymams sukurti atsparias ir efektyvias mikrobinės gamybos sistemas tolimojo kosmoso tyrimų misijoms.
