우주 미생물학

Astro microbiology

우주 미생물학 또는 외부 미생물학은 우주 공간에 있는 미생물에 대한 연구이다.그것은 미생물학과 우주생물학을 모두 통합한 학제간 접근법에서 비롯되었다.우주생물학의 노력은 생명체의 기원을 이해하고 지구 이외의 생명체를 찾는 것을 목적으로 한다.미생물은 지구상에서 가장 널리 퍼져있는 생명체이고 거의 모든 환경을 식민지로 만들 수 있기 때문에 과학자들은 보통 우주생물학 분야의 미생물 생물에 초점을 맞춘다.게다가, 작고 단순한 세포들은 보통 큰 다세포 유기체보다는 행성에서 먼저 진화하며, 팬스퍼미아 [1]이론을 통해 한 행성에서 다른 행성으로 옮겨질 가능성이 높아진다.

행성 탐사

한때 화성을 뒤덮었던 물의 묘사

외계 미생물에 대한 탐구는 화성의 유망한 환경과 근접성 때문에 주로 화성에 집중되어 왔다. 그러나 다른 우주생물학적 장소로는 유로파, 타이탄, 엔셀라두스가 있다.이 모든 장소들은 현재 액체 상태의 물을 보유하고 있거나 가지고 있는 최근의 역사를 가지고 있으며, 과학자들은 이를 생물학적 생명체의 가장 중요한 전조라고 가정한다.Europa와 Enceladus는 그들의 표면을 덮고 있는 얼음 층 아래에 많은 양의 액체 물을 숨기고 있는 것으로 보인다.반면 타이탄은 표면에 액체 탄화수소가 있는 지구를 제외한 유일한 행성이다.화성은 최근 역사에서 표면 액체 상태의 물의 활동을 암시하는 설득력 있는 증거 때문에 생명체를 찾는 데 있어 주된 관심 분야이다.게다가,[2] 화성은 생명체에 필요한 필수 요소인 탄소와 질소가 풍부한 대기를 가지고 있다.

검출

지금까지, 외계인 지역에서 미생물을 찾는 것은 성공하지 못했다.이러한 시도 중 첫 번째는 1970년대 NASA의 바이킹 프로그램을 통해 이루어졌는데, 두 대의 화성 착륙선이 화성에 있는 생명체의 생체 신호를 탐색하는 실험을 수행하는데 사용되었다.착륙선은 로봇팔을 이용해 흙 샘플을 밀폐된 용기에 모아 지구로 가져갔다.일부 과학자들은 여전히 이에 [citation needed]대해 이의를 제기하고 있지만, 그 결과는 대체로 결론을 내리지 못했다.

2008년, 러시아 우주비행사들은 국제우주정거장 창문의 바깥 표면에 사는 바다 플랑크톤의 발견을 보고했다.그들은 아직 이 발견에 대한 설명을 찾지 못했지만,[citation needed] 이것은 결코 증명되지 않을 수도 있지만, 인간의 오염의 결과인 것으로 보인다.

현재 화성 과학 연구소 미션에는 화성에서 계속 작동하는 탐사선이 있다.2011년 11월 26일에 발사되어 2012년 8월 6일에 게일 크레이터에 착륙한 이 항공기의 목표는 화성 지질, 기후 및 물의 가용성에 대한 데이터 수집 중 매일 바이오시그니처를 검색하는 장치인 화성 환경의 거주가능성을 평가하는 것이다.지금까지 [citation needed]그 결과는 성과가 없었다.

장래의 미션

미션 타이틀 발매일 대리점 목적
화성 2020 2020 NASA 화성 표면을 청소하고 토양 샘플을 채취할 이동식 탐사차 유닛
유로파 클리퍼 2023 NASA 목성의 달 유로파의 궤도를 돌며 상세한 환경정찰과 착륙지점 탐색을 하는 위성 발사

실험

지구

지구상의 많은 연구들이 우주 공간의 다양한 시뮬레이션 환경 조건에 대한 지상 미생물의 반응에 대한 데이터를 수집하기 위해 행해져 왔다.우주 공간의 고립된 요인(미세 중력, 은하 우주 복사, 태양 자외선 복사, 우주 진공)에 대한 바이러스, 박테리아 세포, 박테리아와 곰팡이 포자와 이끼와 같은 미생물의 반응이 우주 및 실험실 시뮬레이션 실험에서 측정되었습니다.일반적으로, 미생물은 시뮬레이션된 우주 비행 환경에서 번성하는 경향이 있었다. 실험 대상자들은 항생제의 정상 억제 수준에도 불구하고 증식 능력이 향상되고[4] 증식하는 증상을 보였다.실제로 한 연구에서 항생제 노출의 추적(배경 수준)은 시뮬레이션된 미세 [5]중력 하에서 항생제 내성을 획득하는 결과를 낳았다.이러한 향상된 반응을 설명하는 메커니즘은 아직 [6]발견되지 않았습니다.

공간

외계 환경에서 미생물이 생존할 수 있는 능력을 조사하여 생물권의 상한에 근접하고 미생물에 대한 행성간 운송 이론의 정확성을 판단하였다.조사된 변수 중 태양 자외선이 미생물 시료에 가장 해로운 영향을 미쳤다.모든 샘플 중, 이끼(Rhizocarpon Geographicum과 Xanthoria elegans)만이 2주간의 우주 피폭에서 완전히 살아남았다.지구의 오존층은 태양 자외선의 해로운 영향으로부터 크게 보호하는데, 이것이 유기체가 오존 보호 없이는 생존할 수 없는 이유이다.태양 자외선에 대해 차폐하면 다양한 샘플이 장기간 생존할 수 있었다. 예를 들어 B. 서브틸리스의 포자는 우주에서 최대 6년간 증식할 수 있었다.그 데이터는 석회암 [6]가설이라고 불리는 운석 내 미생물의 행성간 이동 가능성을 뒷받침한다.

화성

화성에서 번성할 시아노박테륨인 아나베나 플로사콰이

현대 기술은 이미 우리가 지구상의 물질을 추출하는 데 도움을 주기 위해 미생물을 사용할 수 있게 해주었습니다. 여기에는 현재 구리 공급량의 25% 이상이 포함됩니다.마찬가지로, 미생물은 자원을 채굴하거나 유용한 물질을 추출하거나 자급자족형 원자로를 만드는 것과 같은 목적을 다른 행성에서 수행하는데 도움을 줄 수 있다.지금까지 알려진 후보들 중 가장 유망한 것은 시아노박테리아이다.수십억 년 전, 시아노박테리아는 원래 우리가 대기 중으로 산소를 퍼올려 살 수 있는 지구를 만드는 것을 도왔고, 지구의 가장 어두운 구석에서 간신히 존재하게 되었다.시아노박테리아는 다른 바위를 먹는 미생물들과 함께 우주 진공의 혹독한 조건을 큰 힘 없이 견뎌낼 수 있는 것으로 보인다.그러나 화성에서는 시아노박테리아가 이런 [7]혹독한 환경을 견뎌낼 필요도 없을 것이다.

과학자들은 현재 완전히 시아노박테리아로 가동되고 연료전지 생성, 토양 지각 형성, 레골리스 개선, 유용한 금속/원소 추출, 토양으로의 영양소 방출, 그리고 먼지를 제거하기 위한 재료를 제공하는 생물반응기 또는 유사한 시설을 화성에 설치할 가능성에 대해 연구하고 있다.잠재적으로 유용한 다른 기능들도 [7]연구 중에 있습니다.

화성 바이오리액터의 원형도

레퍼런스

  1. ^ Rahamathulla, Mohamudha. "Exo microbiology (or Astro microbiology)". Prince Sattam bin Abdulaziz University. Retrieved 12 May 2016.
  2. ^ Davila, Alfonso (10 September 2010). "Astromicrobiology". eLS (PDF). Encyclopedia of Life Sciences. doi:10.1002/9780470015902.a0021899. ISBN 978-0470016176. Retrieved 12 May 2016.[영구 데드링크]
  3. ^ a b Cohen, Mark (2003). "Global Overview: Returned Astrobiology Sample Mission Architectures". SAE International. 2675.
  4. ^ Tirumalai MR, Karouia F, Tran Q, Stepanov VG, Bruce RJ, Ott M, Pierson DL, Fox GE (May 2017). "The adaptation of Escherichia coli cells grown in simulated microgravity for an extended period is both phenotypic and genomic". NPJ Microgravity. 3 (15): 15. doi:10.1038/s41526-017-0020-1. PMC 5460176. PMID 28649637.
  5. ^ Tirumalai MR, Karouia F, Tran Q, Stepanov VG, Bruce RJ, Ott M, Pierson DL, Fox GE (January 2019). "Evaluation of acquired antibiotic resistance in Escherichia coli exposed to long-term low-shear modeled microgravity and background antibiotic exposure". mBio. 10 (e02637-18). doi:10.1128/mBio.02637-18. PMC 6336426. PMID 30647159.
  6. ^ a b Horneck, Gerda (2010). "Space Microbiology". Microbiology and Molecular Biology Reviews. 74 (1): 121–156. Bibcode:2010MMBR...74..121H. doi:10.1128/mmbr.00016-09. PMC 2832349. PMID 20197502.
  7. ^ a b Hsu, Jeremy (9 September 2010). "How Microbes Could Help Colonize Mars". Astrobiology Magazine. NASA. Retrieved 12 May 2016.