Bakteriell resistens mot antibiotika är en av mänsklighetens stora långsiktiga hälsoutmaningar. Nu kan forskning för att hjälpa människor att leva på Mars hjälpa till att lösa detta hotande problem.

Dennis Claessen, docent vid Institute of Biology vid Leiden University, Nederländerna arbetar med syntetisk biologi, där bakterier konstrueras för att lösa problem som inte kan hanteras – eller inte hanteras väl – av "vilda" bakterier. Ett team av hans elever deltog i iGEM International Genetically Engineered Machine-tävlingen med en lösning på problemet med att odla giftfria växter på Mars, men behövde "mars" gravitation för att testa sina idéer.

"Marken på Mars har kemiska perkloratföreningar i sig, som kan vara giftigt för människor, " förklarar prof. Claessen. Höga doser av perklorat kan hämma sköldkörtelns upptag av jod och störa fostrets utveckling.

"Våra elever började "bygga" en bakterie som skulle bryta ned perkloratet till klor och syre, men de behövde veta om den bakterien skulle bete sig på samma sätt i Mars partiella gravitation som den skulle göra på jorden."

Utmaningen var att hitta ett sätt att reproducera Mars gravitation på jorden, och eleverna löste det med en slumpmässig positioneringsmaskin (RPM).

Det första inspelade experimentet på levande system som använder maskiner för att manipulera gravitationen gjordes 1806 med ett roterande vattenhjul. Tvåhundra år senare var RPM, designad av det nederländska Airbus-teamet för ESA, är det senaste instrumentet utvecklat för att experimentera med noll eller reducerad gravitation utan att gå ut i rymden.

Som namnet antyder, RPM ändrar kontinuerligt sin orientering slumpmässigt, så att föremål som placeras i den inte har någon möjlighet att anpassa sig till en konstant tyngdkraftsriktning. Den ursprungliga designen kunde framgångsrikt simulera noll gravitation medan den nyare RPM 2.0 dessutom kan simulera partiell gravitation, stadierna mellan normal jordgravitation och den viktlösa miljön.

"RPM-maskinerna erbjuder ett utmärkt alternativ till organisationer som vill göra experiment med noll och partiell gravitation, " säger Derk Schneemann på Verhaert Netherlands. Derk är den holländska mäklaren i nätverket av ESA Innovation Partners som underlättar återanvändning av rymdteknik i andra sektorer och som är en del av ESA:s Business Applications and Space Solutions Programme.

"Under sina experiment märkte de att när bakterier växte i partiell gravitation, de blev stressade när de samlade avfall omkring sig som de inte kunde bli av med. Detta har stor potential eftersom mikrober som tillhör familjen Streptomyces blir stressade, de brukar börja göra antibiotika.

"Sjuttio procent av all antibiotika som människor använder kommer från Streptomyces-bakterier och vi vet att de har potential att producera ännu mer. Att använda RPM för att stressa dem på nya sätt kan hjälpa oss att hitta sådana som vi aldrig sett förut."

Avgiftande jord på Mars och jorden

Prof. Claessen bygger nu ett holländskt konsortium för att undersöka markavgiftning i större skala. Detta kommer att ha applikationer på jorden. Till exempel, det finns mycket perklorat i Chiles Atacamaöknen, där jorden tros likna den på Mars. Atacama-jord användes tidigare som gödningsmedel i USA, men senare fann man att perklorat hade tvättats från denna gödsel till grundvatten som använts för att dricka.

När det holländska laget är på plats och har finansiering, forskning om Streptomyces mikrober (som finns naturligt i jordens jord, där de spelar en viktig roll för att bryta ner organiskt material) och antibiotika kan också göras med RPM.

"Att upptäcka att de har potentialen att upptäcka nya antibiotika också är ännu mer spännande, eftersom antibiotikaresistens är något vi måste ta itu med snarast, ", tillägger Derk Schneemann.

Utrymme för hälsa

FN:s Världshälsoorganisation uppmärksammar Världshälsodagen den 7 april varje år. Det tredje hållbara utvecklingsmålet understryker rätten till hälsa:Säkra hälsosamma liv och främja välbefinnande för alla i alla åldrar. Forskning i omloppsbana, rymdteknik och rymdtillämpningar kan hjälpa till att förbättra hälsan på jorden genom att övervaka vår miljö, hjälper till att spåra sjukdomar, förbättra diagnostik, och arbetar med nya mediciner bland annat. FN fokuserar också särskilt i år på universell hälsotäckning.