Un petit morceau de l’État rural de Washington – et certains de ses « habitants » – a décollé dans l’espace depuis le Kennedy Space Center en Floride le jeudi 14 juillet.
Les habitants sont des bactéries qui vivent dans le sol à Prosser, Washington. Les scientifiques étudieront ce que font les bactéries dans un environnement de microgravité pour en savoir plus sur le fonctionnement des communautés microbiennes du sol dans l’espace. C’est l’information dont les scientifiques ont besoin pour cultiver de la nourriture dans l’espace ou sur un autre corps céleste.
L’expérience, financée par la NASA, s’appelle DynaMoS, ou Dynamics of Microbiomes in Space. L’étude est menée par des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory du Department of Energy.
La communauté microbienne du sol dirigée vers la Station spatiale internationale est composée de huit espèces de bactéries que les scientifiques du PNNL ont isolées d’un site de terrain scientifique à Prosser qui est géré par l’Université de l’État de Washington. Les microbes feront partie de la charge utile de la mission de réapprovisionnement SpaceX CRS-25 de la NASA.
Des cultures dans l’espace ?
Les scientifiques du PNNL étudieront le comportement des microbes dans l’espace par rapport à leur comportement sur Terre. Pourquoi certaines espèces prospèrent-elles dans certaines conditions et luttent-elles dans d’autres ? Qui a besoin de quels partenaires pour prospérer, et qui pourrait être superflu ? Les microbes fonctionneront-ils dans l’espace comme ils le font sur Terre, pour nous aider à produire de la nourriture et à recycler le carbone et d’autres nutriments ?
« Nous avons encore beaucoup à apprendre sur le comportement des micro-organismes sur Terre », a déclaré Janet Jansson, scientifique en chef et chercheuse de laboratoire au PNNL et responsable de DynaMoS. « Il y a encore plus de questions à aborder si nous voulons cultiver de la nourriture dans l’espace, par exemple sur la surface lunaire ou pour une mission de longue durée sur Mars. Comment les microbes se comportent-ils en microgravité, par exemple ? »
Jansson, Ryan McClure et d’autres scientifiques du PNNL ont passé plusieurs années à étudier le comportement des communautés de micro-organismes dans le sol sur Terre.
« Les plantes ont besoin de microbes bénéfiques du sol pour les aider à pousser. Les microbes peuvent fournir des nutriments et protéger les plantes de la sécheresse, des agents pathogènes et d’autres types de stress », a déclaré McClure. « Comprendre comment les microbes interagissent comme ils le font est la première étape pour construire des communautés de microbes qui peuvent soutenir la croissance des plantes dans des endroits comme la lune, Mars ou la station spatiale. »
À la maison, même dans l’espace
L’expérience s’appuie sur certaines des technologies les plus sophistiquées disponibles pour étudier quelque chose d’aussi commun que le sol. Une seule tasse de sol contient généralement des milliers d’espèces microbiennes différentes, bien trop nombreuses pour être comprises à la fois. À partir de ses études à Prosser, l’équipe du PNNL a développé une communauté de huit espèces en interaction naturelle qui sera utilisée pour la mission spatiale.
Les bactéries se développeront dans leur environnement domestique, le sol collecté à Prosser. Quelques jours avant le lancement, les scientifiques vont ensemencer le sol avec les huit bactéries : Dyadobacter, Ensifer, Neorhizobium, Rhodococcus, Sinorhizobium, Sphingopyxis, Streptomyces et Variovorax.
Le sol contiendra de la chitine, un microbe courant que l’on trouve dans le sol du monde entier. La capacité de manger de la chitine, ou de manger des sous-produits dégagés par d’autres espèces lorsqu’elles décomposent la chitine, est essentielle à la survie de la communauté microbienne.
« Le microbiome natif du sol est très complexe, avec des milliers d’espèces et des millions d’interactions. Nous avons donc choisi de commencer par nous concentrer sur huit espèces d’une communauté naturellement évoluée à étudier », a déclaré McClure, qui appelle le groupement une « complexité réduite ». communauté.
L’expérience comprendra 104 tubes à essai contenant le sol et des microbes choisis. La moitié sera envoyée à la station spatiale et l’autre moitié poussera dans des conditions similaires, à l’exception de la gravité et de l’atmosphère, dans un laboratoire du Kennedy Space Center en Floride.
Chaque tube contiendra 20 grammes de sol contenant de la chitine et des centaines de millions de chacune des huit bactéries. Les tubes seront échantillonnés à quatre moments différents sur 12 semaines. Ensuite, les échantillons spatiaux seront renvoyés au Kennedy Space Center, et tous les échantillons et microbes seront transportés par camion réfrigéré de Kennedy au PNNL pour une analyse intensive.
De retour sur la terre ferme
Les scientifiques mesureront le nombre de chaque espèce ainsi que leurs protéines, d’autres messagers moléculaires appelés transcrits et des sous-produits appelés métabolites. Les mesures diront qui est le plus abondant, qui est rare et, plus important encore, ce que chacun fait et comment ils interagissent. Les mesures seront effectuées à l’EMSL, le Laboratoire des sciences moléculaires de l’environnement, une installation utilisateur du Bureau des sciences du DOE au PNNL.
« Nous devons comprendre qui joue bien avec qui, qui ne veut jamais être avec qui, etc. Il faut un village de microbes pour créer une communauté prospère et améliorer la production agricole. C’est vrai pour la production agricole partout, que ce soit dans l’espace ou sur Terre », a déclaré Jansson, qui fait partie d’un panel de biologistes participant à l’enquête décennale sur la recherche en sciences biologiques et physiques dans l’espace 2023-2032.
Une grande partie du travail de base de la mission sur les sols a été établie grâce à une étude du microbiome du sol par des scientifiques du PNNL et qui a été financée par le DOE.
D’autres expériences à bord porteront sur la cicatrisation des plaies, les cellules immunitaires, les biocapteurs, le béton et la poussière terrestre.