法宝合成(梦幻西游法宝合成)

图片:SergeyDV

十年左右将人类送上火星的任务已经在紧张筹备中。但如果这些任务最终能永久殖民红色星球，那么问题来了，人吃什么？

一旦(如果)人类登上火星，任何殖民地的主要挑战将是生产稳定的食物供应。从地球上发射和补充资源的巨大成本将使这种做法不切实际。

火星上的人类将需要摆脱对运输货物的完全依赖，实现高度的自给自足和可持续农业。

最近在火星上发现液态水，确实提高了利用这些物质帮助种植食物的可能性，也为我们是否会在火星上发现生命的问题增加了新的信息。

然而，如果我们要在火星上种植足够的食物，水只是我们需要的许多东西之一。

什么样的食物？

以前的经验建议在火星上使用微生物作为食物来源。另一种选择是使用水培温室和受控环境系统，该系统类似于在国际空站测试种植作物的系统。

在本月的《基因》杂志上，我们提供了一个基于先进合成生物学的新视角，以改善火星上植物生命的潜在表现。

合成生物学是一个迅速发展的领域。它结合了工程学、DNA科学和计算机科学(以及许多其他学科)的原理，赋予生物体新的和改进的功能。

我们不仅可以读取DNA，还可以设计生物系统，测试它们，甚至设计整个有机体。酵母只是工业微生物的一个例子，它的整个基因组目前正在被国际联盟重新设计。

到目前为止，这项技术已经取得了进展，精确的基因工程和自动化现在可以结合到自动化的机器人设施中，这就是所谓的生物技术。

这些生物膜可以并行测试数百万个DNA设计，以找到具有我们需要的品质的生物体。

火星:像地球，但不是地球。

虽然火星是我们附近最像地球的行星，但火星和地球在许多方面都不同。

火星上的重力大约是地球上的三分之一。火星接收了我们在地球上获得的大约一半阳光，但有害的紫外线(UV)和宇宙射线的含量要高得多。火星表面温度约为-60℃，大气稀薄，主要由二氧化碳组成。

地球土壤湿润，富含营养物质和微生物，支持植物生长，而火星表面覆盖着风化土壤。这是一种含有高氯酸盐化学物质的干旱物质，对人体有毒。

此外，尽管发现了最新的地下湖泊，但火星上的水主要以冰的形式存在，并且由于星球的低气压，液态水在5℃左右沸腾。

地球上的植物已经进化了几亿年，适应了陆地条件，移植到火星上不会长得好。

这意味着需要通过人为创造最佳的植物生长条件来分配大量资源，这些资源对于火星上的人类来说是稀缺而无价的，比如液态水和能源。

让植物适应火星

更合理的选择是利用合成生物学开发专门针对火星的作物。这一艰巨的挑战可以通过建立以植物为中心的火星生物来解决和快速克服。

这种自动化设施将能够加快生物设计工程，并在模拟火星条件下测试它们的性能。

在充足的资金和积极的国际合作下，这样一个先进的设施可以在十年内改善作物在火星上茁壮成长所需的许多特性。

这包括改善光合作用和光保护(帮助保护植物免受阳光和紫外线的伤害)，植物的耐旱和耐寒能力，以及工程化高产功能作物。我们还需要改造微生物来解毒，提高火星土壤的质量。

这些都是现代合成生物学能力范围内的挑战。

对地球有好处。

在火星上开发人类需要的下一代农作物，也会给地球人带来巨大的好处。

不断增长的全球人口增加了对食物的需求。为了满足这一需求，我们必须提高农业生产率，但与此同时，我们必须注意不要对我们的环境产生负面影响。

实现这些目标的最好方法是改良已经广泛使用的作物。拟议中的火星生物技术设施的建立将为植物研究的周转时间带来巨大优势，同时，将对粮食安全和环境保护产生影响。

因此，最终，为火星开发农作物的努力的主要受益者将是地球。