新しい研究によると、微生物と3Dプリント技術を組み合わせることで、人類が月や火星に植民地を建設するのに役立つ可能性があるという。

新しい研究によると、微生物と3Dプリント技術を組み合わせることで、人類が月や火星に植民地を建設するのに役立つ可能性があるという。
2022年12月19日、アンタークティックベアは、カリフォルニア大学アーバイン校の研究者が、チリのアタカマ砂漠に生息するシアノバクテリアが岩石から栄養分を吸収する生化学的プロセスを研究し、3Dプリントと微生物技術を通じて人類が月や火星に定住する新たな方法を明らかにしたことを知りました。

△微生物は地球上で重要な役割を果たしています。彼らの力を宇宙植民地化に利用しないのはなぜでしょうか?
UCI 材料科学工学部とジョンズ・ホプキンス大学生物学部の研究者らは、高解像度電子顕微鏡と高度な分光イメージング技術を使用して、微生物が天然鉱物と合成ナノセラミックをどのように変化させるかを正確に理解しました。


科学者たちは、シアノバクテリアが石膏岩中の磁性酸化鉄粒子を溶解し、その後磁鉄鉱を酸化ヘマタイトに変換するバイオフィルムを生成することを観察した。

科学者によると、重要な要因は、シアノバクテリアがバイオフィルムを生成し、石膏岩中の磁性酸化鉄粒子を溶解し、その後、磁鉄鉱を酸化赤鉄鉱に変換することである。

研究チームは最新の研究結果を「Materials Today Bio」誌に発表したが、これは新たなバイオニック採掘方法への新たなアイデアをもたらす可能性がある。著者らはまた、この研究成果は大規模な3Dプリントに微生物を利用するための一歩であり、将来的には月や火星などの過酷な環境での土木工学に利用できるようになるだろうと述べている。

「数百万年かけて進化した生物学的プロセスを通じて、これらの小さな鉱夫たちは岩を掘り、光合成などの生理機能に不可欠な鉱物を抽出し、生存を可能にしている」と、カリフォルニア大学アーバイン校の材料学教授でこの研究の責任著者であるデイビッド・キサイラス氏は述べた。「人間も同様の生化学的手法を使って、自分たちが価値ある鉱物を採取できるだろうか?このプロジェクトは、その道へと私たちを導くだろう。」

「アタカマ砂漠は地球上で最も乾燥していて、最も住みにくい場所の一つだが、ジョンズ・ホプキンス大学のチームがそこで採取した石膏サンプルで発見されたシアノバクテリアのクロコクシディオプシスは、岩の多い生息地で生き残るために驚くべき適応を発達させてきた」と研究の共著者であるジョセリン・ディルッジェーロ氏は述べた。

これらの特性には、遠赤外線光子を吸収するクロロフィルの生成や、周囲の鉱物から水と鉄を抽出して変化させる能力などが含まれると彼女は付け加えた。

「シアノバクテリア細胞は、細胞外ポリマーを大量に生成することで磁鉄鉱の溶解と鉄の可溶化を促進し、その結果、磁鉄鉱が溶解して赤鉄鉱に酸化される」とディルッジェーロ氏は述べた。「シデロフォア(細菌や真菌によって生成される鉄結合化合物)の生成は、磁鉄鉱ナノ粒子の存在下で強化された。これは、シアノバクテリアが磁鉄鉱から鉄を得るためにそれらを使用していることを示唆している。」

「鉱物を採掘する場合、鉱石を選別する必要があり、その鉱石の抽出も同様に困難です」とキサイラス氏は言う。「そして、それらの鉱石を価値あるものに変えるには、しばしば極端な処理が必要になります。そのため、その作業には金銭的および環境的なコストがかかる可能性があります。」

△研究者らは、この技術は生化学的手法を用いて、価値ある鉱物を得ることができると述べた。
キサイラス氏は現在、大型の粉砕機を使うのではなく、シデロフォア、酵素、その他の分泌物の天然または合成類似物を使って鉱物を加工する生化学的アプローチを検討しているという。同氏は、微生物が同様の生化学的能力を利用して、不便な場所で需要に応じて人工材料を生産する方法もあると述べている。

「私はこれをテラフォーミングではなく『ムーンクラフト』と呼んでいます」とキサイラス氏は言う。「月に何かを建てたい場合、人間が作るのではなく、媒体を3Dプリントし、それを微生物に再構成させて価値あるものにすることができます。これは私のバイオミメティクスおよびナノ構造材料研究室の研究テーマです。自然がすでに何億年もかけて完成させているのに、なぜ車輪を再発明する必要があるのでしょうか?」


「持続可能な宇宙探査のための生物学的プロセス」文書の付録
微生物、建築、火星、移民、鉱石

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