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자기 반응 생물 학자는 무엇입니까?

이 시스템은 수많은 생물 자원과 함께 성장하고 재생하기 위해 개발된 생물 시스템입니다. 기존 바이오리스터와 달리, 이는 유지 보수 및 확장을 위한 외부 입력이 필요한 기존 바이오리스터와 달리, 이 시스템은 자율적으로 용량을 증가시킬 수 있으며, 재공급이 불가능하거나 유해한 환경에 이상적입니다. 그들의 핵심에서 이러한 원자로는 생명 유기체를 분산시키는데, 효모, 조류, 또는 더 높은 식물을 생성하는 것은 자체적으로 분산되어 있는 화합물을 생성하는 것입니다.

이 개념은 자연의 자신의 생식 전략에서 영감을 얻었다. 예를 들어, 셀룰로오스를 생산하는 미생물은 구조적 구성 요소를 구축 할 수 있습니다. 광합성 유기체는 에너지와 산소를 생성 할 수 있습니다. 여러 엔지니어의 변형과 재료로, 연구원들은 새로운 챔버, 튜브, 센서, 영양 전달 시스템을 자체 조립 할 수있는 원자로를 감독하고 주변 환경에서 피드스톡에 포함 된 다양한 환경에서 공급되는 영양 전달 시스템을 공급합니다. Martian regolith, lunar 얼음, 또는 폐기물 흐름은 서식지에서 대기 상태로.

Conventional Bioreactors의 주요 Distinctions

표준 생물 자원 (예를들면, 교반된 탱크 또는 photobioreactors)는 주기적인 청소, 재조립 및 착용한 부속의 보충을 요구하는 조정 크기 배입니다. 그들은 인간적인 개입 없이 그들의 양 또는 기능을 증가할 수 없습니다. 자기 개조 생물 자원은 4가지의 중요한 방법에서 다릅니다:

  • 자력 스칼링:] 외부 조립 없이 더 큰 또는 다가올 수 있습니다.
  • Self-Healing: 생물 수리 메커니즘을 사용하여, 미성년자 손상은 밀봉되거나 재생될 수 있습니다.
  • Resource Utilization: 그들은 지역 소스에서 활성산소와 미네랄, 지구 공급 매체에 의존성을 감소.
  • Evolutionary Adaptation: 장기간에 걸쳐 생물학적 구성품은 지시 또는 자연 선택으로 조건을 변경할 수 있습니다.

Space Mission의 응용

공간 임무에서 특히 Mars 또는 Beyond로 긴 여행은 생물 자원의 지속 가능한 소스를 제공 할 수 있습니다. 그들은 생산 할 수 있습니다 :

  • 음식: 시안박사, 스피루나, 효모를 포함한 식용 식물과 미생물을 재배하고 단백질, 탄수화물, 지질을 수확한다.
  • Oxygen: photopolymeris ( 조류 또는 설계 식물에서) 또는 산소 광전자 합성과 같은 미생물 과정을 통해 호흡 가능한 공기를 생성.
  • 물: 응축과 여과와 같은 생물학적 공정에서 물을 재활용하고 생산하거나 화학제품에서 수소 및 산소를 추출하여.
  • 건축물: 3D 프린팅 서식지 및 공구를 위한 바이오폴리머(예: 셀룰로오스, 칠틴) 생산
  • Pharmaceuticals 의약품 및 비타민을 생산하여 의료 용품의 대량을 줄임.

Martian 아웃포스트 Scenario

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기술연구소

Microorganisms를 설계

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자기 조립 및 자기 수리

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에너지원

자기 반응 생물 학자는 에너지로 자기 유지해야합니다. 옵션은 다음과 같습니다.

  • 태양광] 인공광합성 결합 (물 나누기를 통해 수소 생산).
  • Radioisotope 열전 발전기 (RTGs) 를 위한 깊은 공간 가동을 위한 햇빛이 약하다.
  • Biological Fuel Cells 전극-바이오필름 인터페이스를 사용하여 미생물 물질 대사에서 전기를 수확하는 것.

개발의 도전

자신의 잠재력에도 불구하고, 자기 반응 생물 자원자가 여러 가지 도전에 직면:

  • 극단적인 환경에서 신뢰성과 안전성을 보장한다. 생물학적 시스템은 온도 변동, 압력 방울 및 방사선에 민감한다. 실패 안전한 메커니즘과 과다한 유전 회로는 “생존 붕괴”를 방지하기 위해 필요하다.
  • ] 생물 공정을 혼란시킬 수있는 오염 위험 관리. 단일 뮤테이션 또는 침입 마이크로브는 설계 된 변형을 멸종 할 수 있습니다. 연구자들은 킬 스위치와 종 고립 기술을 통합하고 있습니다. 예를 들어, "Passcode"는 생존을위한 합성 아미노산을 필요로하는 MIT에서 개발 된 스위치를 죽입니다.
  • 긴 임무에 조건을 변경할 수 있는 설계 시스템.] 수년 동안, 심지어 최고의 엔지니어링 유기체가 진화할 것입니다. 이것은 탄력을 위해 레버리지가 될 수 있으며, 위험도가 높습니다. SynBioBeta]는 안전 보존을 위해 원하는 기능을 위해 적응하는 진화 프로토콜을 탐구하고 있습니다.
  • 실험실 시제품에서 계산. 현재 자기 반응 생물 자원 검사는 작습니다 (밀리터에서 리터). 서식지 스케일 볼륨 (리터의 훈드)는 아직 해결해야 하는 대량 운송 및 구조적 안정성 문제를 소개합니다.
  • Regulatory and ethical considers. 우주에 살고 있는 생물을 발사하는 것은 지구적 보호 oversight가 기본 환경(예: Mars)을 방지하기 위해 필요합니다. 이 이중 사용 기술은 또한 생물성 공포에 대한 제어 기반 보조 시나리오를 실행하는 자체 개조 시스템에 대한 우려를 제기합니다.

최근 연구 및 Milestones

몇몇 연구 그룹은 주목할만한 진전을 만들었습니다:

  • 2022년, Warwick University의 합성 컨소시엄을 개발 ]Bacillus subtilis과 E. coli]는 arbitrary 모양으로 프로그래밍 할 수있는 자체 조립 하이드로젤을 생산합니다. 이 자료는 벽에 기초로 연구되고있다.
  • Stanford University 연구원은 생물 자원의 성장과 세포 벽을 분해하는 효소를 생산할 수 있는 효모 변형을 생성하여 새로운 식민지의 영양소의 자동 방출을 가능하게 합니다.
  • NASA의 SynBio4Space 프로그램은 "Martian Regolith의 생물 자원 보호"] 프로젝트, 성장하면서 칼슘 탄산염을 생산하기 위해 일반적으로 변경 된 Cyanobacterium을 사용하는, 따라서 고체 구조를 구축.
  • 유럽 우주국의 BIOMEX ISS 노출 lichens 및 cyanobacteria에 대한 실험; 그들은 생존하고 복제, 공간 기반 생물 자원에 필요한 탄력을 검증.

지구의 원격 작업과 상호 작용

이 기술은 우리 자신의 행성-아름다움 역, 깊은 바다 기초 및 재난 지역에 가혹한 환경을 위한 확산한 의미가 있습니다. 화산 재 또는 화학 유출에 의해, 각자 탈황 생물 자원은 기숙사 세포의 몇몇 그램으로 공기 낙하될 수 있고 그 후에 청결한 물, 음식 및 건축재료를 생성하기 위하여 활성화했습니다. 그들은 또한 생물 자원 대리인으로 봉사할 수 있었습니다, 그들의 사막을 위한 반복적인 가동을 위해, 그리고 그들의 사막의 밑에 촉구를 감소시키기 위하여.

미래 전망

연구자들은 현재 제한을 극복하기 위해 새로운 생물학 및 엔지니어링 솔루션을 적극적으로 탐구하고 있습니다. 합성 생물학 및 자동화의 발전은 이러한 생물 자원의 효율성과 견고함을 향상시키는 것으로 예상됩니다. 미래에는 극한 환경 또는 재난 영역과 같은 지구의 지속 가능한 우주 습관 및 원격 작업에 필수적인 것이 될 수 있습니다.

주변의 이정표는 다음과 같습니다:

  • 5~7년 이내: 실험실 시범은 전반적으로 자체 재배포 생물 자원의 시범을 시뮬레이션한 마천시 조건(저압, CO2 대기)에서 볼륨을 한 번 이상 두 배로 늘릴 수 있습니다.
  • 10-15년 이내: 달 또는 Mars 아날로그 사이트에 비행 테스트 (예: 하와이 HI-SEAS 서식지) 1년 동안 자율적인 작업을 검증하기 위해.
  • 20년 이내: Mars의 종자 생물 자원의 배포는 유연한 선구자 임무의 일부로, 도착시 천주를 지원하는 크기로 성장했습니다.

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