Địa y nhân tạo mở ra tiềm năng sản xuất trong không gian

Các nhà khoa học tại Đại học Hoàng gia Luân Đôn, Anh đang phát triển “địa y tổng hợp” có khả năng sinh trưởng nhanh, sử dụng khí CO₂ và ánh sáng để tạo ra các hợp chất hữu ích.

Địa y là mối quan hệ cộng sinh bền vững giữa nấm và tảo hoặc vi khuẩn lam.

Hệ thống nuôi cấy trong phòng thí nghiệm này kết hợp vi khuẩn lam – loại vi khuẩn có khả năng quang hợp với nấm men. Trong đó, vi khuẩn lam tạo ra đường, còn nấm men sẽ chuyển hóa nguồn đường này thành nhiên liệu, dược phẩm và các thành phần thực phẩm. Trong tự nhiên, địa y là mối quan hệ cộng sinh bền vững giữa nấm và tảo hoặc vi khuẩn lam, thường xuất hiện dưới dạng lớp phủ trên đá, cây và đất.

Các “địa y tổng hợp” do giáo sư Rodrigo Ledesma-Amaro và nhóm nghiên cứu phát triển được lấy cảm hứng từ cơ chế cộng sinh tự nhiên, nhưng có tốc độ phát triển nhanh hơn nhiều so với địa y thông thường. Nghiên cứu này cũng mở ra triển vọng ứng dụng ngoài Trái Đất, khi các nhà khoa học đang tìm cách sử dụng hệ vi sinh vật để sản xuất vật liệu, thực phẩm và nhiên liệu trong các sứ mệnh không gian.

Giáo sư Ledesma-Amaro cho biết, hiện có sự quan tâm lớn từ các cơ quan vũ trụ về cách tự sản xuất tài nguyên trong không gian, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn cung từ Trái Đất. Hệ thống hoạt động bằng cách để vi khuẩn lam chuyển đổi CO₂ và ánh sáng thành đường, sau đó nấm men được biến đổi sẽ sử dụng nguồn đường này để tạo ra các sản phẩm như nhiên liệu sinh học, hóa chất, dược phẩm hoặc thực phẩm một cách bền vững.

Nghiên cứu mở ra triển vọng ứng dụng ngoài không gian.

Ông giải thích rằng trong hệ thống này, vi khuẩn lam và nấm phát triển cùng nhau: vi khuẩn lam hấp thụ CO₂ và ánh sáng để tạo đường, còn nấm sử dụng đường đó để sản xuất các hợp chất mong muốn. Quá trình trao đổi chất có thể được điều chỉnh để tạo ra nhiều loại sản phẩm khác nhau.

Các nghiên cứu riêng biệt cũng đề xuất sử dụng hệ vi sinh tương tự địa y trong xây dựng ngoài không gian, chẳng hạn như kết dính vật liệu bề mặt Sao Hỏa để tạo thành cấu trúc. Tuy nhiên, những ứng dụng này hiện vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm hoặc ý tưởng.

Theo giáo sư Ledesma-Amaro, một thách thức lớn là các vi sinh vật cần nguồn dinh dưỡng để hoạt động. Trong khi nấm men thường cần đường, thì với sự hỗ trợ của vi khuẩn lam, các nhà khoa học có thể tận dụng CO₂ và ánh sáng để tự tạo ra nguồn đường này, từ đó duy trì quá trình sản xuất trong môi trường không gian.