太空上的藻类反应器（冷冻干燥的藻类可以从低温保存中苏醒）

绿藻物种Hazenia broadyi是从南极洲詹姆斯罗斯岛的湖泊中分离出来的。麦克默多干河谷的冻干藻类培养物主要由一种与Hazenia物种关系最密切的物种组成。图片由Linda Nedbalová友情提供，经许可使用。

南极洲的麦克默多干河谷包含了一些地球上最寒冷和最干燥的沙漠。

那里的环境如此极端，以至于干燥的山谷被用作火星类似物，以测试未来火星探索的原型设备。为了在这些恶劣的条件下生存，干燥山谷中的藻类和细菌层在冷冻干燥的状态下过冬，在夏天邻近的冰川融化，水再次流下河道时，它们又会复活。这些藻类非常耐寒，一些科学家认为它们可能非常适合太空飞行的恶劣条件，在那里它们可以从空气中吸收二氧化碳，产生氧气，并为宇航员提供食物。

藻类的休眠周期和再生的循环引起了艾米丽·马图拉（Emily Matula）的注意，当研究开始的时候，艾米丽·马图拉是科罗拉多大学博尔德分校的生物天文学博士生。

“我有兴趣看看我们如何在航天系统中潜在地使用这些适应这些极端环境的不同藻类物种，”马图拉说。

这引发了与南极研究员黛安·麦克奈特（Diane McKnight）的合作。研究人员使用DNA测序来表征在麦克默多干谷融水溪流中生长成团的绿藻物种。12月12日星期一，马图拉和麦克耐特在AGU的秋季会议上展示他们对组成这些团状的藻类和细菌种类的发现。

太空藻类

航天器工程师对利用藻类关闭航天器的碳循环很感兴趣:藻类可以产生氧气，并将宇航员呼吸的二氧化碳转化为生物物质，然后宇航员食用并呼吸回二氧化碳。闭环航天器不需要从地球获得补给，这将增加人类在太空旅行的距离和时间。根据Matula的说法，目前用于为航天器乘员维持舱内温度的同一水管可以通过生长藻类和调节温度来发挥双重作用。

管道中巨大的日常温度波动为大多数藻类造成了恶劣的条件，这是在航天器上使用管道培养藻类时要克服的最大挑战。

“当然，我们有现成的‘实验室老鼠’藻类，但当你将它们暴露在更极端的环境中时，它们中的大多数都会受到压力或死亡，”马图拉说。“因此，如果藻类将暴露在太空旅行的极端环境中，你可能希望有一种更好的物种能够生存。”

Matula和McKnight认为生长在麦克默多干河谷团子上的绿藻可能就是太空探险者正在寻找的藻类。麦克奈特说，这些绿藻非常适应类似于航天器管道中发现的巨大温度波动，在一个夏天的一天内从4摄氏度(39.2华氏度)到15摄氏度(59华氏度)波动。

但并不是所有的藻类都同样灵活，所以为了找到最适合太空飞行条件的藻类，马图拉和麦克奈特需要知道在这些耐寒的绿色团簇状物上生活着什么。

“我们不知道哪条小溪是找到最适应温度波动的绿藻的最佳小溪，也不知道不同小溪的团簇状物有什么不同，”麦克奈特说。

为了表征绿垫中的藻类物种，Matula和McKnight对最初从干旱山谷的八条融水溪流中收集的活性绿藻进行了DNA测序。他们还尝试在与他们的“实验鼠”藻类相同的实验室条件下培养一种南极藻类，这样他们就可以比较不同物种承受航天器温度控制管道典型温度波动的能力。

根据McKnight的说法，她的团队仍在努力确定不同溪流之间的藻类群落如何变化，以及它们与实验室培养中发展的藻类群落相比如何。麦克奈特确实分享了一个明确的初步发现:他们的培养物主要是一小群藻类，这些藻类以前在其他南极环境中观察过。在实验室中培养南极藻类物种是研究小组更好地了解南极藻类如何忍受日常和季节周期波动温度的起点。

该团队正在计划进一步的实验，以确定研究的溪流之间的藻类群落如何变化，它们的藻类从低温保存中恢复的速度有多快，以及如何在航天器的环境中优化藻类生长。

天体生物学