新研究顯示：微生物結(jié)合3D打印技術(shù)，可幫助人類(lèi)在月球和火星上建立移民地

2022年12月19日，南極熊獲悉，加州大學(xué)歐文分校的研究人員通過(guò)研究智利阿塔卡馬沙漠藍(lán)藻從巖石中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生化過(guò)程，揭示了人類(lèi)可以通過(guò)3D打印和微生物技術(shù)在月球和火星上定居的新方法。

△微生物在地球上起著至關(guān)重要的作用。為什么不利用他們的力量進(jìn)行太空移民呢？

UCI材料科學(xué)與工程系和約翰霍普金斯大學(xué)生物系的研究人員，使用高分辨率電子顯微鏡和先進(jìn)的光譜成像技術(shù)，精確了解微生物是如何改變天然礦物和合成納米陶瓷的。

科學(xué)家觀察到，藍(lán)藻細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生生物膜，溶解石膏巖中的磁性氧化鐵顆粒，隨后將磁鐵礦轉(zhuǎn)化為氧化赤鐵礦示意圖

據(jù)科學(xué)家稱，一個(gè)關(guān)鍵因素是藍(lán)藻產(chǎn)生生物膜，溶解石膏巖中的磁性氧化鐵顆粒，隨后將磁鐵礦轉(zhuǎn)化為氧化赤鐵礦。

該團(tuán)隊(duì)已將最新研究成果發(fā)表在Materials Today Bio雜志上，可以為新的仿生采礦方法提供一個(gè)新的思路。作者還表示，他們認(rèn)為這些結(jié)果是朝著在大規(guī)模3D打印中使用微生物邁出的一步，未來(lái)該技術(shù)可用于惡劣環(huán)境（如月球和火星）的土木工程。

該研究的通訊作者UCI材料教授David Kisailus說(shuō)：“通過(guò)一個(gè)進(jìn)化了數(shù)百萬(wàn)年的生物過(guò)程，這些微小的礦工挖掘巖石，提取對(duì)生理功能至關(guān)重要的礦物質(zhì)，如光合作用，使他們得以生存。人類(lèi)是否可以使用類(lèi)似的生化方法來(lái)獲取我們認(rèn)為有價(jià)值的礦物質(zhì)?這個(gè)項(xiàng)目將引領(lǐng)我們走上這條道路�！�

該研究的合著者Jocelyne DiRuggiero說(shuō)：“阿塔卡馬沙漠是地球上最干燥、最荒涼的地方之一，但約翰霍普金斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)在那里收集的石膏樣本中發(fā)現(xiàn)的藍(lán)藻細(xì)菌Chroococccidiopsis已經(jīng)發(fā)展出驚人的適應(yīng)能力，可以在巖石棲息地生存�！�

她補(bǔ)充道，其中一些特性包括產(chǎn)生吸收遠(yuǎn)紅外光子的葉綠素，以及從周?chē)�礦物質(zhì)中提取水和鐵的能力，里面所含的礦物質(zhì)都發(fā)生了變化。

DiRuggiero說(shuō)：“藍(lán)藻細(xì)胞通過(guò)產(chǎn)生豐富的細(xì)胞外聚合物促進(jìn)磁鐵礦溶解和鐵溶解，導(dǎo)致磁鐵礦溶解和氧化成赤鐵礦。在磁鐵礦納米顆粒存在的情況下，鐵載體（由細(xì)菌和真菌產(chǎn)生的結(jié)合鐵的化合物）的產(chǎn)生得到增強(qiáng)，這表明藍(lán)色細(xì)菌利用它們從磁鐵礦中獲取鐵�！�

Kisailus說(shuō)：“當(dāng)我們開(kāi)采礦物時(shí)，我們需要對(duì)礦石進(jìn)行塞選，對(duì)這些礦石的提取同樣具有挑戰(zhàn)性。然后，我們經(jīng)常需要對(duì)這些礦石進(jìn)行極端加工，以將它們轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的東西。因此，這種做法可能會(huì)付出金錢(qián)和環(huán)境代價(jià)�！�

△研究人員表示，該技術(shù)可以采用生化方法來(lái)獲取我們認(rèn)為有價(jià)值的礦物質(zhì)

Kisailus說(shuō)，他現(xiàn)在正在考慮一種生化方法，使用鐵載體、酶和其它分泌物的天然或合成類(lèi)似物來(lái)處理礦物質(zhì)，而不是采用大型破碎機(jī)。他說(shuō)還有一種方法可以讓微生物利用類(lèi)似的生化能力，在不太方便的地方按需生產(chǎn)工程材料。

Kisailus說(shuō)：“我稱之為‘月球形成’而不是地球化。如果你想在月球上建造一些東西，我們可以采用3D打印技術(shù)制造介質(zhì)，然后讓微生物將其重新配置成有價(jià)值的東西，而不是讓人們?nèi)プ鲋谱�。這是我的仿生學(xué)和納米結(jié)構(gòu)材料實(shí)驗(yàn)室的研究主題。既然大自然已經(jīng)在數(shù)億年內(nèi)完善了輪子，為什么還要重新發(fā)明輪子呢？”

12月19日 南極熊.pdf (160.31 KB, 下載次數(shù): 125)

2022-12-19 17:26 上傳

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