Помните сцену из фильма «Марсианин» 2015 года, где Марк Уотни изо всех сил пытается вырастить картофель на Марсе, используя имеющиеся под рукой ресурсы? Голливуд, возможно, несколько драматизировал ситуацию, однако учёные всё чаще изучают потенциальные возможности будущих поселенцев по выращиванию продуктов питания за пределами Земли, — и одним из наиболее перспективных «помощников» могут стать грибы.
Не так давно мы обсуждали возможность терраформирования Марса. Несмотря на то, что когда-нибудь планетарная инженерия сможет изменять целые миры, существует множество более мелких, но не менее важных задач, которые человечеству предстоит решить в первую очередь. Не исключено, что развитие ресурсосберегающего земледелия на неблагоприятной внеземной территории в конечном итоге окажется столь же важным, как возведение и обустройство жилых помещений, производство кислорода или защита астронавтов от радиации.
Журнал Frontiers in Astronomy and Space Sciences недавно опубликовал работу, в которой рассматривается потенциал полезных грибковых образований для превращения бесплодного лунного и марсианского реголита в субстрат, способный обеспечить развитие сельского хозяйства. Исследование, проведённое международной группой учёных из США и Бразилии, раскрывает возможности микроорганизмов, уже играющих важную роль в экосистемах Земли, стать незаменимыми союзниками будущих человеческих поселений на Луне и Марсе.
Марсианский и лунный реголит не содержат органических веществ или микробной формы жизни – в отличие от земной почвы. Они химически агрессивны, бедны питательными веществами и часто токсичны для растений. Необходимые питательные вещества, такие как азот, фосфор и калий, либо отсутствуют, либо являются частью минералов, недоступных для корней растений. Кроме того, марсианский реголит содержит перхлораты и металлы в сильно повышенной концентрации, которые в состоянии нанести вред живым организмам.
Исследователи предполагают, что некоторые виды грибов помогут преодолеть эти проблемы. Некоторые грибы способны расщеплять минералы, высвобождая питательные вещества, снижая токсичность, оптимизируя влагоудержание и помогая растениям выживать в условиях экстремальной окружающей среды. Некоторые грибковые образования даже производят сидерофоры — молекулы, которые связываются с железом и делают его доступным для растений, — это потенциально важная функция, учитывая богатый железом состав марсианского реголита.
Особое внимание уделяется грибам, образующим древовидные микоризы, — микроскопическим грибкам, которые тесно взаимодействуют с корнями растений, что является распространённым явлением на Земле. Грибы обживают корневые системы, выпуская свои нитевидные сети, известные как гифы, для сбора воды и минералов, такие как фосфор и азот. Взамен растение предоставляет сахара, образующиеся в результате фотосинтеза. На Земле микоризные грибы эффективно удлиняют корневые системы, улучшая усвоение питательных веществ и повышая устойчивость растений к засухе, засолению и тяжёлым металлам. Такие свойства могут оказаться важными во внеземных сельскохозяйственных системах.
Любопытно, что в исследовании указывается на некоторые виды грибковых образований, уже присутствующих на борту Международной космической станции. Эти микроорганизмы продемонстрировали способность выживать в условиях микрогравитации и повышенной радиации, что делает их перспективными кандидатами для будущих экспериментов в области космического сельского хозяйства.
Концепция данного исследования является частью более широкой стратегии, известной как использование найденных или произведённых на месте ресурсов (ISRU), которую зачастую характеризуют как «жизнь за счёт земли». Вместо транспортировки огромных объёмов почвы, удобрений и продуктов питания с Земли, будущие поселенцы в состоянии полагаться на местные ресурсы в сочетании с искусственно созданными биологическими системами. На практике это может значительно снизить затраты на миссии, обеспечивая при этом долгосрочную и стабильную эксплуатацию лунных баз и марсианских колоний.
Авторы исследования подчёркивают, что многие вопросы остаются без ответа. Учёным ещё предстоит понять, как грибы ведут себя при длительном воздействии космического излучения, низкой гравитации, экстремальных температурах и замкнутых систем обитания. Вопросы биобезопасности также важны, особенно при работе с видами грибов, которые при определённых условиях могут стать патогенными.
Тем не менее просторы открываются колоссальные. Не исключено, что в основе принципа функционирования будущей теплицы на Марсе будут микроскопические грибковые сети, незаметно превращающие бесплодный реголит в питательную почву.
И это лишь один из элементов сложной конструкции, призванной сделать человечество по-настоящему межпланетной цивилизацией. Космическое излучение остаётся одной из самых больших угроз для космонавтов, хотя это далеко не единственное препятствие. Размножение людей в космосе поднимает столь же глубокие биологические и этические вопросы, которые наука только начинает изучать.
Независимое выращивание пищи за пределами Земли представляет собой ещё одну важную веху. Каждый новый эксперимент, каждая грибковая культура и каждый прототип теплицы приближают человечество на один шаг к самодостаточной жизни в других мирах.
Многое остаётся за гранью неизвестности, но новые исследования и данные появляются быстрее, чем когда-либо прежде. Путь к становлению космической цивилизации зависит не от одного прорыва, а от тысяч открытий, работающих в одной связке: от защиты от излучения и проектирования жилых модулей до микробов, скрытых под объективом микроскопа.
