Mikrobiologer vid U.S. Naval Research Laboratory förbereder experimentella prover av svampar som ska skickas för en tur runt månen, preliminärt planerad till senare under 2021 eller början av 2022.

Experimentet syftar till att ge insikt i svampars naturliga försvar mot strålning, ett fenomen som kan visa sig användbart för framtida utforskning av rymden och uthålligt liv i rymden.

"Under det senaste året, vi slutförde framgångsrikt det vetenskapliga verifieringstestet för att säkerställa att experimentet fungerar i vårt labb, vilket är det första steget i detta projekt, " sa Zheng Wang, NRL mikrobiolog och huvudutredare i detta projekt. "Dessutom, sedan oktober 2020 har vi genomfört experimentellt verifieringstest på Kennedy Space Center, som efterliknar flygmiljön i cirka två månader."

Svampar har naturliga mekanismer för att skydda mot och reparera DNA-skador orsakade av strålning. De mekanismerna gör att svamparna tål flera hundra gånger mer strålning än människor. Detta experiment kommer att studera melanin i svampar (vilket kan hjälpa till att skydda dem från skador), samt DNA-reparationsvägar (som reparerar skada när den väl inträffar). Svampen som används för detta experiment kommer att vara Aspergillus niger, en svart mögel som ofta används i laboratorier och industri och även en av de dominerande svamparna som upptäckts på den internationella rymdstationen (ISS).

"Vi tittar på svampar som är extremt resistenta mot strålning och försöker ta reda på varför, sa Jillian Romsdahl, en mikrobiolog och NRC-postdoktor i projektet. "Men vi tittar också på en större fråga om hur biologiska system anpassar sig till rymden, vilket har konsekvenser för människor som försöker resa till Mars eller längre."

Forskarna förbereder fyra olika prover av Aspergillus niger - en vildtypsstam och tre muterade stammar som är genetiskt modifierade i laboratoriet. En muterad stam är defekt när det gäller att tillverka melanin, så det kan jämföras med vildtypsstammen som producerar melanin.

De andra två muterade stammarna kommer att sakna DNA-reparationsvägar. Wangs grupp vill veta hur viktiga dessa DNA-vägar är för att skydda svampcellerna mot skador orsakade av strålning. De vill också veta om strålningen stimulerar nya DNA-vägar som ännu inte upptäckts.

Under själva experimentet, svampproverna kommer att lagras i NASA:s Orion-kapsel och skickas ut i rymden, där den ska resa runt månen i tre veckor. När det är klart, NASA kommer att returnera proverna till NRL för analys.

Forskare planerar att jämföra proverna för att leta efter förändringar i DNA och andra biomolekyler. Svampcellerna kommer att genomgå en grundlig analys av morfologiska, fysiologisk, och kemiska förändringar.

Långsiktigt, forskare hoppas kunna använda kunskapen för att undersöka nya sätt att förhindra strålningsskador på människor och utrustning i rymden.

NRL-teamet undersöker dessa forskningsfrågor också från andra vinklar. Wangs forskargrupp valdes nyligen ut av NASA för att studera hur melaniserade svampceller anpassar sig till Mars-liknande förhållanden med hjälp av NASA:s antarktiska ballongplattform. Teamet samarbetar också med DoD:s Space Testing Program och ISS National Laboratory för att skicka svampprover till den internationella rymdstationen för att studera hur mikrogravitation och strålning förändrar produktionen av nyttiga biomaterial och biomolekyler.

"Svampar är bra på att anpassa sig", sa Wang. Om vi ​​kan utnyttja deras naturliga försvarsmekanismer, vi skulle kunna utnyttja biologiska system för att utveckla skyddsmekanismer för utrustning eller astronauter. Som ett DoD-labb, NRL har en utmärkt position för detta. Vi har faciliteterna och kapaciteten."

Zachary Schultzhaus, en före detta Jerome och Isabella Karle Distinguished Scholar Fellow och en annan forskare i projektet, sa att han tror att det också är möjligt att odla svamp i rymden för att producera olika molekyler för terapeutiska tillämpningar, som medicin eller vitaminer. Istället för att bära all mat och medicin som behövs för ett uppdrag, astronauter kunde producera den på begäran. Han hoppas kunna fördjupa sig i idén när detta pågående forskningsprojekt avslutas.

NRL:s arbete med att undersöka rollerna för melanin och DNA-reparation på anpassning och överlevnadsförmåga hos svampar i rymden finansieras av NASA, och är planerad att fortsätta till 2022.