DaVinci-Contest: Si va' su Marte! Modifiche genetiche ed acqua

Negli ultimi 50 anni Marte è stato esplorato da numerose sonde, ma le sue caratteristiche hanno sempre impedito l'invio di missioni umane. Tuttavia i grandi sviluppi tecnologici hanno portato la Nasa ad annunciare di star progettando una missione umana sul Pianeta Rosso che potrebbe portare all'installazione di una vera e propria colonia spaziale marziana. La data di svolgimento dovrebbe essere entro il 2035, ma alcuni prospettano soluzioni ancora più vicine dal punto di vista temporale. Bisogna comunque tenere a mente che, oltre a tecnologie adeguate, potrebbero essere richiesti indispensabili mutamenti fisici nel caso di una colonizzazione effettiva a lungo periodo di Marte (astronomy.com) .

La vita su Marte

Marte è interessato sia da un normale ciclo di stagioni che da un effetto stagionale secondario, provocato a sua volta dall'orbita ellittica del pianeta. Una colonizzazione è possibile soltanto nell'emisfero settentrionale, caratterizzato da estati e inverni più miti in quanto è rivolto verso il Sole. Tenendo conto che sul Pianeta Rosso le giornate sono più lunghe di 24 ore e che un anno è pari a circa 1,88 anni terrestri, nell'emisfero settentrionale si avrebbero 6 mesi di estate, 4 d'inverno, 7 di primavera e 5 di autunno.

Modifiche genetiche

Su Marte si hanno forti variazioni di temperatura (anche se le medie sono di -60ºC) che possono provocare forti e diffuse tempeste di polvere. Al tempo stesso l'atmosfera con una densità pari a soltanto l'1% di quella terrestre e la mancanza di un campo magnetico espongono gli esseri umani al pericolo delle radiazioni cosmiche e a una forte incidenza di tumori e danni alla struttura stessa del DNA.
Per proteggere gli astronauti e i futuri coloni la NASA sta sviluppando una serie di potenziali metodi in grado di riparare il DNA delle cellule umane.
Si va dalle terapie farmacologiche alla manipolazione genetica: quest'ultima soluzione comporterebbe una maggiore resistenza alle condizioni di vita marziane e aumenterebbe i tempo di recupero dei soggetti.
Tuttavia si preventivano conseguenze fisiche e il fatto che seguire questa linea sperimentale avrebbe numerose ricadute etiche.
Al momento i ricercatori della statunitense Cornell University stanno sviluppando cellule umane a prova di radiazioni. Il punto di partenza è costituito dalla struttura genetica degli elefanti, il cui DNA presenta molte copie extra di p53, un gene che previene con un'altissima percentuale di successo la comparsa di tumori. Infatti questi animali presentano una percentuale bassissima di incidenza dei tumori. Di conseguenza gli esperimenti puntano a inserire coppie extra di p53.
Altre soluzioni genetiche si basano sull'evoluzione assistita dei geni in modo da incentivare la produzione del NMN (mononucleotide nicotinamide) in grado di rigenerare il tessuto muscolare sottoposto a radiazioni. La manipolazione genetica per un'evoluzione programmata degli astronauti basandosi sulle coppie extra di gene p53 era già stata inserita nel 500-years-plan (technologyreview.com) sviluppato nel 2011 da Christopher Mason, membro del Dipartimento di Fisiologia e Biofisica della Weill Cornell Medicine.
Per poter far vivere gli esseri umani al di fuori della Terra (sia nello spazio che su altri pianeti) le modifiche genetiche saranno fondamentali. Lo stesso fatto di vivere in condizioni estremamente diverse da quelle terrestri porterà a un processo di adattamento a livello genetico, che potrebbe andare da semplici "aggiustamenti" a una completa riscrittura del codice genetico. Ad esempio si prospetta che i coloni su Marte saranno veri e propri "prototrophic humans". Vale a dire organismi in grado di vivere con una quantita’ di sostanze organiche minime come appunto i batteri prototrofi.

La fornitura di acqua: lo zeolite

L'aria di Marte presenta un'alta concentrazione di anidride carbonica, quindi gli astronauti e i coloni necessitano di scorte continue di ossigeno per evitare la morte per asfissia. Considerati i costi delle spedizioni spaziali, bisogna preventivare missioni e colonie autosufficienti da questo punto di vista. Per questo motivo un'eventuale colonizzazione di Marte sarà basata sulla costruzione di fattorie dove coltivare piante in grado di fornire ossigeno attraverso il processo di fotosintesi clorifilliana. Questo obiettivo può essere raggiunto soltanto dopo aver purificato il terreno marziano dagli elementi tossici per la flora terrestre e aver fornito le materie organiche mancanti. Anche gli esemplari da coltivare e che contribuiranno all'alimentazione dei colonizzatori dovranno essere modificati geneticamente attraverso interventi specifici e programmati, così da renderli adattabili alle condizioni marziane.
La fornitura dell'acqua potrà essere garantita sfruttando le caratteristiche dell'atmosfera marziana, di notte infatti, l'umidità relativa può raggiungere valori tra l'80 e il 100% (space.com).
La Nasa sta progettando la costruzione di apparecchiature con l'apposito scopo di servire alla produzione dell'acqua aspirando l'aria umida marziana e facendola filtrare attraverso un particolare minerale, lo zeolite, in grado di funzionare esattamente come una spugna.

La struttura microporosa e’ tale che ci siano, all'interno dei cristalli, varie cavità che possono essere riempite da acqua. Tale accumulo di acqua puo’ essere estratto riscaldando il minerale. (wikipedia).

La struttura molecolare microporosa dello zeolite

zeolite

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Immagine CC0 Creative Commons, si ringrazia @mrazura per il logo