التكنولوجيا الحيوية تصل إلى الحدود النهائية.. مختبر صغير لإنتاج البروتين في الفضاء
محاولات لإيجاد طريقة لإنتاج الغذاء وغيره من المنتجات المشتقة بيولوجيًا في الفضاء
ربما يكون الفضاء هو الحدود النهائية، ولكن هل يمكن أن يكون أيضًا الحل لمشاكل الأمن الغذائي على الأرض؟
إنه سؤال أدى إلى إطلاق مختبر صغير إلى مدار الكوكب هذا الأسبوع، ويحتوي على الخميرة لإنتاج البروتينات الصالحة للأكل من خلال التخمير الدقيق في الفضاء.
ويقود المشروع علماء من قسم الهندسة الحيوية في إمبريال كوليدج لندن، ومركز بيزوس للبروتين المستدام وجامعة كرانفيلد، والتي تعاونت مع وكالة الفضاء الأوروبية، وفرونتير سبيس، وأتموس سبيس كارجو.
قامت الشراكة بتركيب مختبر ميكروبي مصغر آلي بالكامل على متن فينيكس، أول مركبة فضائية تجارية أوروبية قابلة للإرجاع، والتي انطلقت من سبيس إكس يوم الاثنين، الهدف هو إيجاد طريقة لإنتاج الغذاء وغيره من المنتجات المشتقة بيولوجيًا في الفضاء لرواد الفضاء، مما له آثار على إنتاج الغذاء على الأرض.
قال رودريجو ليديسما-أمارو، من قسم الهندسة الحيوية في إمبريال كوليدج: “نحلم بمستقبل تنطلق فيه البشرية إلى فضاءات مظلمة، لكن حمل ما يكفي لإطعام أنفسنا في الرحلة، وفي وجهتنا سيكون أمرًا لا يُصدق من حيث التكلفة والوزن”.
وأضاف: “نحن متحمسون لأن هذا المشروع يستفيد من الخبرة الأكاديمية والصناعية في الفيزياء والهندسة والتكنولوجيا الحيوية وعلوم الفضاء – والتي تتقارب في هذا التحدي”.
دروس للأرض من بروتين الفضاء
وفقًا لإمبريال كوليدج، تُعدّ إمدادات الغذاء والماء والوقود باهظة الثمن، مما يزيد من تكلفة رحلة الفضاء، مما يرفع تكلفة إطعام كل رائد فضاء إلى حوالي 20 ألف جنيه إسترليني (26,500 دولار أمريكي) يوميًا.
يتمثل أحد الحلول في أخذ سلالات من الخميرة على متن المركبة وهندستها وراثيًا لإنتاج الغذاء والأدوية والوقود والبلاستيك الحيوي في ظل انعدام الجاذبية في الفضاء.
وسوف يقوم المختبر بنقل عينات من الميكروبات إلى الفضاء وإعادتها إلى الأرض لتحليلها بشكل شامل، مما يوفر بيانات حاسمة حول انعدام الجاذبية، والتخزين طويل الأمد، وتأثير النقل الفضائي.
قال أكو ويل شمايل، الرئيس التنفيذي لشركة فرونتير سبيس، إن المهمة تُمثل “إنجازًا كبيرًا” في إتاحة الوصول إلى أبحاث الفضاء للجميع.
وأوضح: “تُمكّن تقنية مختبر سبيس لاب مارك 1، “المختبر في صندوق”، الباحثين من إجراء تجارب متطورة في ظل انعدام الجاذبية دون العوائق التقليدية التي تُعيق إجراء الأبحاث الفضائية”، مضيفا “يمثل هذا المشروع فرصة مهمة لتطوير تكنولوجيا فرونتير، وتوفير حلول التجارب البيولوجية للبيئات الفضائية مع البنية التحتية الفضائية المستقبلية بعد محطة الفضاء الدولية.”
ويمكن أن تؤدي الدروس المستفادة من هذه التجربة إلى تسريع التطورات في التصنيع الفضائي، والبحوث الدوائية، وإنتاج الغذاء المستدام للمهام الفضائية الطويلة.
وأشار ليديسما أمارو إلى أنه “إذا كان بإمكان عدد قليل من الخلايا المزروعة توفير كل ما نحتاجه من طعام وأدوية ووقود وبلاستيك حيوي باستخدام الموارد المتاحة بحرية، فإن هذا من شأنه أن يجعل المستقبل أقرب”.
وسيبني هذا العمل على أبحاثه في مركز بيزوس للبروتينات المستدامة والغذاء الميكروبي في إمبريال كوليدج، حيث يعمل هو وزملاؤه على إنشاء الجيل القادم من البروتينات البديلة.
ومن خلال استكشاف التخمير الدقيق – الذي يجمع بين التخمير التقليدي وأحدث التطورات في التكنولوجيا الحيوية لإنتاج البروتينات والدهون بكفاءة – في الفضاء، يمكن للباحثين فهم كيفية صنع الأطعمة الميكروبية على الأرض، وفي المناطق القاحلة حيث يكون إنتاج الغذاء محدودًا حاليًا.
البروتينات البديلة في الفضاء
استكشاف الفضاء والبروتين البديل له تاريخ طويل؛ ففي السنوات الأخيرة، تم تكثيف الجهود مع تزايد الحاجة إلى أغذية صديقة للمستقبل يوما بعد يوم.
سبق لوكالة الفضاء الأوروبية، التي شاركت في هذا المشروع الأخير، أن دعمت مشروعين من المملكة المتحدة وألمانيا لزراعة اللحوم المزروعة في الفضاء.
وصرح باولو كورادي، المهندس في الوكالة، عام ٢٠٢٣: “نشعر بأننا في بداية عملية قد تُحدث تحولاً في هذه الصناعة، وتُلغي نموذج إنتاج اللحوم التقليدي”.
في الولايات المتحدة، تُجري ناسا تجارب على اللحوم المُزروعة منذ عام ٢٠٠١.
وفي عام ٢٠٢٢، تعاونت مع شركة Nature’s Fynd الناشئة في مجال البروتينات الفطرية لتطوير مفاعل حيوي يعمل في ظل انعدام الجاذبية لإنتاج بروتين نباتي غني بالعناصر الغذائية لرواد الفضاء.
كما تُدير ناسا تحدي طعام الفضاء العميق بالتعاون مع وكالة الفضاء الكندية، ومن بين الفائزين فيه شركة Solar Foods ، المُصنّعة لبروتين الغاز Solein .
وفي الوقت نفسه، تعاونت شركة مايكرو ميت المكسيكية لإنتاج اللحوم المزروعة مع شركة أوربيتال أسمبلي، وهي شركة تطوير الحدائق الفضائية الأمريكية، لتثبيت معدات إنتاج اللحوم في محطاتها الفضائية.
تعاونت سبيس إكس، حيث أُطلق هذا المختبر الصغير الجديد، مع شركة أليف فارمز للحوم المزروعة لإجراء تجارب على تأثيرات انعدام الجاذبية على نمو الأنسجة العضلية، باستخدام خلايا لحم بقري جمعتها الشركة الناشئة الإسرائيلية.
كما قامت أليف فارمز بزراعة لحم بقري مزروع خلويًا في محطة الفضاء الدولية، على بُعد حوالي 400 كيلومتر من أي موارد طبيعية.
تتعاون وكالة استكشاف الفضاء اليابانية مع شركة Integriculture، وهي شركة رائدة في مجال الزراعة الخلوية، وجامعة طوكيو الطبية للسيدات في مشروع يتضمن الزراعة الخلوية وإنتاج اللحوم المزروعة في الفضاء.
