Πόσο εξωτικό μας φαντάζει το διάστημα; Πόσο μας συγκινεί η εξερεύνησή του; Από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα, ο άνθρωπος ψάχνει, σκέφτεται και προσπαθεί να κατανοήσει το σύμπαν, γιατί αντιλαμβάνεται ότι μόνο έτσι θα μπορέσει όχι μόνο να το εξερευνήσει, αλλά και να το εποικίσει.
Ίσως έχουμε βαρεθεί να το ακούμε, αλλά το σύμπαν είναι γιγάντιο. Για να το αντιληφθείς αυτό, αρκεί να συνειδητοποιήσεις πως το κοντινότερο αστέρι σε εμάς (εκτός του Ήλιου) απέχει περίπου 40 τρισεκατομμύρια km. Τέτοιες αποστάσεις δεν μπορούμε να τις διανύσουμε με συμβατικές μεθόδους προώθησης ούτε σε χίλιες ολόκληρες ζωές (κυριολεκτικά!). Ο κλάδος της Διαστημικής και της Αστροφυσικής άπτεται ζητημάτων τέτοιας φύσεως και προσπαθεί να εξηγήσει φυσικά φαινόμενα του Σύμπαντος μέσω Αρχών. Αν και απέχουμε χρονικά αρκετά από αυτό, η θεωρία της ειδικής σχετικότητας ίσως μας επιτρέψει στο μέλλον να διασχίσουμε αποστάσεις τέτοιας κλίμακας σε σχετικά μικρούς χρόνους (βλέπε Breakthrough Starshot project). Σε ένα αρκετά αισιόδοξο μέλλον δεν είναι απίθανο περιστρεφόμενα αστρόπλοια, κινούμενα με σχετικιστικές ταχύτητες, να διανύουν διαστρικές αποστάσεις, προσομοιώνοντας συνθήκες γήινης βαρύτητας χάρη στη περιστροφική τους επιτάχυνση.
Η έρευνα σχετικά με την εξερεύνηση του Διαστήματος δεν σταματά στην Διαστημική και την Αστροφυσική, αλλά πλέον ένας καινούργιος σχετικά κλάδος επίσης συνδράμει: η Συνθετική Βιολογία.
Η Συνθετική Βιολογία του Διαστήματος (Space Synthetic Biology) αφορά το πεδίο της αεροδιαστημικής μηχανικής (aerospace engineering) και της βιο-μηχανικής (bioengineering). Οι εφαρμογές της κείτονται στην βελτίωση των αποστολών στο Διάστημα. Μέσω τεχνολογιών Συνθετικής Βιολογίας, τα απόβλητα των αστροναυτών και οι πόροι του πλανήτη όπου θα φτάσουν, για παράδειγμα, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν προς όφελός τους, με στόχο να μειωθεί το κόστος των αποστολών. Η χρήση ηλιακής ενέργειας ως κύρια πηγή ενέργειας, η μείωση του βάρους στα διαστημόπλοια και η ασφάλεια των αστροναυτών έχουν ως κοινό άξονα τη χρήση βιοτεχνολογικών εφαρμογών. Το πιο ελαφρύ, πολυχρηστικό και αποδοτικό εργαλείο για την εξερεύνηση του Διαστήματος έχει ανακαλυφθεί εδώ και εκατοντάδες χρόνια και είναι τα μικρόβια!
Ο όρος «μικρόβια» αναφέρεται σε μικροοργανισμούς οι οποίοι προέρχονται από τις επικράτειες των Αρχαίων, των Βακτηρίων και των Ευκαρυωτών. Οι οργανισμοί αυτοί έχουν την δυνατότητα να αξιοποιούν αποδοτικά τους ελάχιστους πόρους σε έναν ξένο πλανήτη, να κατασκευάσουν υλικά χρήσιμα για τον άνθρωπο (π.χ. τροφή, φάρμακα, καύσιμα, κ.α.), να δημιουργήσουν τις κατάλληλες προϋποθέσεις για την επίτευξη της αποίκισης ενός πλανήτη, να προστατέψουν την ανθρώπινη υγεία στο Διάστημα και να μετατρέψουν αφιλόξενα περιβάλλοντα σε κατοικήσιμα (Menezes et al., 2015).
Οι ιδιαίτερες συνθήκες που επικρατούν έξω από την ατμόσφαιρα της Γης απασχολούν τους επιστήμονες ως προς τις επιπτώσεις που μπορεί να έχουν για την ανάπτυξη ζωής σε αποικίες σε άλλους πλανήτες. Μία πρόσφατη μελέτη σχετικά με την επίδραση της βαρύτητας στην ανάπτυξη 3 διαφορετικών βακτηρίων πραγματοποιήθηκε το 2019 στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (International Space Station). Τα βακτήρια επιλέχθηκαν βάσει των ιδιοτήτων τους να αναπτύσσονται και να προσκολλώνται σε βράχους ή χώμα, να αντέχουν στην ξηρασία και να επιτυγχάνουν έκπλυση του εδάφους (bioleaching).
Κατά τη διάρκεια του πειράματος στον Διαστημικό Σταθμό, προσομοιώθηκε η μικροβαρύτητα (η βαρύτητα που βιώνει ένα σώμα που περιστρέφεται σε τροχιά στο διάστημα, π.χ. δορυφόροι) και η βαρύτητα στην Γη και στον Άρη για την ανάπτυξη των βακτηρίων, ενώ παράλληλα στη Γη αναπτυσσόταν τα ίδια βακτήρια στις ίδιες ακριβώς συνθήκες. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η αύξηση των βακτηρίων δεν επηρεάστηκε από τις διαφορές στην βαρύτητα, εμπλουτίζοντας τη γνώση μας γύρω από τις μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της μειωμένης βαρύτητας και προκαλώντας την φαντασία μας για περαιτέρω βιοτεχνολογικές εφαρμογές στον Άρη (Santomartino et al., 2020).
Το θέμα της Συνθετικής Βιολογίας στο Διάστημα είχε απασχολήσει και την φοιτητική ομάδα iGEM Stanford-Brown-RISD 2018. Η συγκεκριμένη ομάδα παρουσίασε στον παγκόσμιο Διαγωνισμό Συνθετικής Βιολογίας μία λύση για το πρόβλημα της μεταφοράς υλικών στο Διάστημα και, πιο συγκεκριμένα, επέδειξε έναν τρόπο να μειωθεί το βάρος των μεταφερόμενων αγαθών και κατ’ επέκτασιν το κόστος των αποστολών.
Το project τους, ονόματι «Myco for Mars», εκμεταλλεύτηκε τις εξαιρετικές ιδιότητες ενός μύκητα και κατάφερε να δημιουργήσει τούβλα από το μυκήλιό του (το νηματώδες, φυτικό του τμήμα) και ροκανίδια. Μέσω της Συνθετικής Βιολογίας, η ομάδα κατάφερε να αναπτύξει, να βελτιστοποιήσει και να προσδώσει νέες ιδιότητες στο μυκήλιο, σχεδιάζοντας ένα πολύ ελαφρύ και ανθεκτικό υλικό (τα τούβλα), το οποίο θα μπορούσε να αναπτυχθεί στον Άρη από έναν μόνο σπόρο, με στόχο τη κατασκευή ενδιαιτημάτων για τους αστροναύτες ή άλλων απαραίτητων εργαλείων.
Βέβαια, η χρησιμοποίηση τέτοιων τεχνολογιών και η πιθανή επέκταση του ανθρώπου σε νέους πλανήτες εγείρει πλήθος ηθικών διλλημάτων και ανησυχίες. Αυτές οι ανησυχίες σχετίζονται κυρίως με τη Μικροβιολογία του Διαστήματος, την προστασία του πλανήτη, τις ανθρώπινες αποστολές μεγάλης διάρκειας, την μετατροπή του περιβάλλοντος στον νέο πλανήτη, καθώς και την πιθανή ανακάλυψη ζωής εξωγήινης προέλευσης. Παραδόξως, οι ηθικές ανησυχίες σχετικά με το Διάστημα σχεδόν ταυτίζονται με αυτές για τη χρήση της Συνθετικής Βιολογίας στη Γη. Κι αυτές δεν είναι άλλες από την δίκαιη κατανομή των αγαθών, τον έλεγχο των πατέντων, την πρόσβαση στα κατάλληλα εργαλεία, τη στάση μας απέναντι στη ζωή και την σχέση μας με το φυσικό περιβάλλον.
Συνοψίζοντας, το Διάστημα από την Αρχαιότητα εξάπτει το ενδιαφέρον μας και οι δυνατότητες που μας προσφέρει η Συνθετική Βιολογία για την εξερεύνησή του περιορίζονται μόνο από τη φαντασία μας. Παρόλα αυτά, ο δρόμος μέχρι την επίτευξη όλων των στόχων μας παραμένει μακρύς, αφού θα πρέπει πρώτα να κατανοηθούν καλύτερα οι κίνδυνοι (π.χ. κίνδυνος επιμολύνσεων) και να λυθούν πολιτικά θέματα (π.χ. νόμοι του Διαστήματος) και κοινωνικές ανησυχίες (π.χ. ποιος θα πρέπει να λαμβάνει τις αποφάσεις) (Race et al., 2012; Verseux et al., 2016).
