Da Star Trek al laboratorio: la sfida dei funghi nell’ipergravità

I ricercatori dell'Università di Macao hanno studiato il comportamento dei funghi in condizioni di ipergravità, rivelando sia i rischi che i potenziali benefici dei funghi nelle missioni spaziali. Studi futuri esamineranno altri organismi in condizioni simili

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Da Star Trek al laboratorio: la vera sfida dei funghi nell'ipergravità
Da Star Trek al laboratorio: la vera sfida dei funghi nell'ipergravità

I ricercatori dell’Università di Macao hanno studiato il comportamento dei funghi in condizioni di ipergravità, rivelando sia i rischi che i potenziali benefici dei funghi nelle missioni spaziali. Studi futuri esamineranno altri organismi in condizioni simili.

Funghi in ipergravità: lo studio

Come spesso succede, la fantascienza tende ad anticipare la realtà e, infatti, i funghi nello spazio sono un punto focale della trama di Star Trek: Discovery, ma sono anche un problema reale per gli astronauti e le stazioni spaziali. I test co-sponsorizzati dalle Nazioni Unite condotti da un team di Macao in Cina hanno sottoposto i funghi all’ipergravità con la centrifuga a rotazione rapida dell’ESA.

Astromicologo di Star Trek: Discovery
L’astromicologo Paul Stamets, interpretato da Anthony Rapp, tra i funghi spaziali in un episodio di Star Trek: Discovery. Credito: CBS

Un team di Astrobiologia dello State Key Laboratory of Lunar and Planetary Sciences presso l’Università di Scienza e Tecnologia di Macao – una regione ad amministrazione speciale della Cina – ha utilizzato la centrifuga a grande diametro dell’ESA presso il centro tecnico ESTEC nei Paesi Bassi per testare la crescita di colonie fungine sotto il doppio della normale gravità terrestre.

Fino ad ora, il team di Macao ha utilizzato clinostati 3D – altrimenti noti come macchine a posizionamento casuale, che spostano continuamente il loro orientamento del vettore di gravità per simulare le condizioni di microgravità – per testare come i funghi rispondono all’assenza di gravità.

L’accesso all’LDC è stato organizzato tramite HyperGES, parte dell’iniziativa Access to Space for All dell’Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari dello spazio extra-atmosferico, UNOOSA.

Centrifuga di grande diametro
La centrifuga di grande diametro dell’ESA è una centrifuga a quattro bracci di 8 metri di diametro che offre ai ricercatori l’accesso a una gamma di ipergravità fino a 20 volte la gravità terrestre per settimane o mesi alla volta. Credito: ESA

L’LDC è una centrifuga a quattro bracci con un diametro di 8 metri che offre ai ricercatori l’accesso a una gamma di ipergravità fino a 20 volte la gravità terrestre per settimane o mesi alla volta.



Nella sua modalità più veloce, la centrifuga ruota a velocità fino a 67 giri al minuto, con le sue sei gondole posizionate in punti diversi lungo i bracci del peso di 130 kg e ciascuna in grado di ospitare 80 kg di carico utile.

Le due settimane trascorse utilizzando l’LDC hanno consentito al team di Macao di eseguire test estesi in condizioni di ipergravità, con il supporto del team del Laboratorio di supporto vitale e strumentazione di scienze fisiche dell’ESA.

Reazioni fungine e astromicologia

Le specie fungine sono state coltivate fino al raggiungimento della piena maturità e poi esaminate per verificare la presenza di reazioni di stress genetiche o “fenotipiche”.

Successivamente, una delle specie fungine selezionate è stata sottoposta a una seconda generazione di esposizione all’ipergravità per vedere se eventuali reazioni o alterazioni allo stress venivano mantenute o se si potevano osservare effetti cumulativi. Come parte dell’analisi, i campioni selezionati sono stati anche analizzati al microscopio elettronico a scansione presso il vicino Laboratorio di Materiali e Componenti Elettrici dell’ESA.

Lo studio dei funghi nello spazio è chiamato ‘astromicologia’, un sottoinsieme dell’astrobiologia“, spiega Marta Filipa Simões, leader di questo progetto dell’Università di Scienza e Tecnologia di Macao.

L’ingegnere della nave in Star Trek: Discovery è un astromicologo, ma questo è davvero un campo di studio e sempre più importante. I funghi hanno una lunga storia nello spazio e possono provocare gravi problemi a bordo della ISS”.

Impatto storico dei funghi nello spazio

Per la prima volta si constatò una contaminazione fungina nello spazio a bordo della stazione spaziale russa Mir i cui oblò vennero oscurati dalla crescita di funghi mentre plastica e metalli venivano corrosi, provocando a loro volta malfunzionamenti e preoccupazioni più ampie per la struttura della stazione.

Stazione spaziale Mir
La stazione spaziale russa Mir vista dallo Space Shuttle Atlantis durante l’avvicinamento all’attracco il 15 gennaio 1997. Credit: NASA

La prof. Simões aggiunge: “Anche la Stazione Spaziale Internazionale ha avuto i suoi problemi con i funghi, soprattutto nelle stanze in cui i membri dell’equipaggio si esercitano, dove il sudore e, in generale, una maggiore umidità ha portato ad una contaminazione fungina sulle pareti. Infatti oggi gli astronauti devono curare con molta attenzione la pulizia e la disinfezione degli ambienti per prevenirla”.

In un sistema chiuso come l’ISS, ogni volta che si verifica una crescita fungina, si possono avere problemi. Ciò può essere una seria preoccupazione perché i funghi possono anche scatenare infezioni o risposte allergiche negli astronauti, il cui sistema immunitario è depresso nello spazio. Al contrario, molte specie fungine sembrano favorite nella crescita dalle condizioni di microgravità. Parte del presente studio è cercare di capire meglio il perché”.

Crescita fungina sulla ISS
I funghi osservati sulla ISS crescono su un pannello del modulo russo Zarya dove gli abiti da ginnastica venivano appesi ad asciugare. Credito: NASA/ESA

Alcuni funghi riusciranno sempre ad arrivare nello spazio, con spore fungine resistenti in grado di aderire a tutti i tipi di superfici e tessuti, come il corpo umano. Le camere bianche dei veicoli spaziali non sono mai incontaminate nella pratica; le indagini biologiche mostrano che ospitano funghi e altri microrganismi.

Non saremo mai in grado di sbarazzarci completamente dei funghi mentre ci avventuriamo nello spazio, quindi dobbiamo capirli”, afferma André Antunes, parte del gruppo di ricerca dell’Università di Scienza e Tecnologia di Macao.

Peraltro, i funghi offrono opportunità positive oltre ai rischi. Sulla Terra i funghi vengono impiegati per produrre cibo – come il lievito per la fermentazione – così come medicinali, enzimi chimici per l’industria e nanoparticelle metalliche utilizzate in numerosi campi“.

Per i futuri insediamenti spaziali, potrebbero essere sfruttati per coprire diversi tipi di esigenze, tra cui il riciclaggio o l’estrazione di minerali essenziali dalle superfici planetarie. Questi sono considerati essenziali per contribuire a ridurre i costi e garantire la sostenibilità dell’esplorazione spaziale con equipaggio”.

Prossima ricerca HyperGES

Il prossimo team HyperGES che effettuerà esperimenti sull’LDC verrà dall’Università di Mahidol, in Tailandia. Il team studierà come la farina d’acqua – la più piccola pianta da fiore sulla Terra, persino più piccola della più familiare lenticchia d’acqua – risponde ai cambiamenti dei livelli di gravità per valutare la sua utilità per i sistemi di supporto vitale basati sullo spazio.

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