Замкнутые экосферы и системы жизнеобеспечения

[Nucleosome]

Аминокислоты, витамины и прочее уже давно и успешно синтезируют, они продаются в аптеках

а из чего синтезируют не указывают? и в каких количествах? в сравнении с исходняками?

а в магазинах химреактивов - так вообще мешками и за копейки (сам проверял)

ну так перейдите на питание ими, раз так.

Генная терапия сейчас активно применяется для лечения различных генетических заболеваний.

ну не сказать что активно, и не сказать, что успешно. но именно что заболеваний, а не "нового человека" или другого организма - нет, есть модифицированные, но это со смешанныеми чертами разных организмов

Несколько лет назад командой Крейга Вентера была получена именно бактерия с полностью синтетической ДНК.

что именно? дайте ссылку. да и если и так - толку что? они же геном не сами придумали, а переписали у другой бактерии... то есть смылса в этом нет.

Несуществующие можно вставить точно также без проблем.

интересный подход. как можно вставить несуществующие? можно получить да, методами отбора последовательностей. но что там в итоге получится - не всегда предсказуемо.

С чего вы взяли, что можно только скопировать существующие?

потому что если чего-то нет, то вставить его никуда нельзя.

нет места волкам и зайцам и тем более человеку

так я об этом тут писал...

из которых производить катриджи для пищевых 3D-принтеров

не, ну это совсем не то... и такую пиццу я бы поостерёгся есть вообще. (кто кладёт тесто по кругу???), и очень уж смахивает на развод вообще. вот если б

Я предполагаю, что создание аналогов таких ЗСЖО должно будет начатся и на Земле, возможно после прохождения "пика фосфора", который по некоторым оценка возможен уже около 2030 года.

может это и подстёгнет, если не будет позно. кстати пик фосфора ещё не достигнут?

почему бы и в космосе также не организовать.

потому что там нас не будет - вычистят отбором и все дела - равновесие сойдётся не там.

то есть которые не были специально генномодифицированны к таким условиями

или доверять притирку эволюции, или - генноинженерным растениям - вместе это не имеет смысла. потому что можно намодифицировать так, что отбор будет идти до равновесия только дольше и тяжелее... можно и нет, но иди знай...

[OratorFree]

и очень уж смахивает на развод вообще. вот если б

Заинтриговали. 

Как окончание второго тома "Мертвых душ".

Я вообще-то имел ввиду использование 3D - принтеров как инструмента вообще, а не этот конкретный. Для упрощения решения проблем создания искусственной пищи таким людям, как последователи академика Несмеянова. Порошки протеинов разных типов мясоподобных и/или типа клейковины, крахмала, сахара ну и конечно красителей и ароматизаторов - куда же без них. С жирами при упрощенном производстве сложнее. Их придется синтезировать. Выращивание мини-пигов считаю плохой идеей. Маленький в эмоциональном плане для человека - детёныш, с соответсвующими опасными морально - этическими последствиями для небольшого коллектива лунной станции или группы проекта полёта на Седну.

[noxx77]

"Биос-3" хорош тем, что указал правильную технологическую логику - на биоту надейся, а сам не плошай. Без дополнительного регулирования и "стратегических запасов тушёнки" [в кавычках эвфемеризм, который постараюсь расшифровать ниже] - ЗСЖО создать невозможно. 

Юэгун-1 показал бОльшую степень замкнутости при меньшем энергопотреблении. Правда китайцы едят мучных червей во всех видах обработки и без, а русские и европейцы - нет. Ну, тут, хотя бы ахатин или раков.

[noxx77]

Например следует ограничится выращивание хлореллы. Её объем, объем выделяемого ей кислорода регулируется продолжительностью её освещения температурой воды и т.п. А дальше просто производимые её белки, углеводы, витамины - сепарировать на фракции из которых производить катриджи для пищевых 3D-принтеров. А принтеры будут синтезировать привычные для людей продукты от пиццы, сырников и котлет  до возможно пельменей и  жареных стейков.

Уж лучше этих милашек:

https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CBwQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.imbp.ru%2Fwebpages%2Fwin1251%2FConference%2F2008%2FLife-support_systems_2008%2FAbstracts.pdf&ei=BpMOVYnWFKT-ygPV4IDYBg&usg=AFQjCNG_wNAGIpesZ39y28IaEY0SK5XwCw&bvm=bv.88528373,d.bGQ
с. 22-23

ПОТЕНЦИАЛ ХЕМОАВТОТРОФНОГО ЗВЕНА ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ СЖО

Волова Т.Г.

Институт биофизики СО РАН, г. Красноярск, Россия

На основе хемоавтотрофных водородокисляющих бактерий возможно решение основных задач жизнеобеспечения человека: регенерации атмосферы за счет утилизации в процессах хемосинтеза выдыхаемых человеком СО2 и других газо-образных продуктов обмена; утилизации жидких выделений; регенерации воды; воспроизводства полноценной по аминокислотному составу белковой части ра-циона. Для утилизации всего объема СО2, выдыхаемого человеком в сутки, объем культуры Ralstonia eutropha составит порядка 25 л при реально достиг-нутой продуктивности культуры 30 г/л•сут. Хемоавтотрофы генетически ста-бильны и устойчивы к воздействию ионизирующего излучения и невесомости; энергетически они на порядок эффективнее фототрофных организмов. Суммар-ная мощность СЖО с водородными бактериями и электролизом оценена в 1 кВт на одного человека. Сопоставление величины водообразования в систе-ме с необходимым для электролиза количеством Н2О позволяет получить водный баланс, сходящийся до 0,3 %. При полном балансе газового и водного обменов СЖО с блоком «водородные бактерии – электролиз» можно удовлетворить за счет синтеза 720 г биомассы/сут потребности человека в белке, включая все незаме-нимые аминокислоты и ряд витаминов, в большинстве макроэлементов при де-фиците углеводов и отдельных элементов (натрия, хлора, йодидов, фторидов). Технология культивирования водородных бактерий, в том числе с рециркуляцией среды и введением в ее состав жидких выделений человека, реализована; иссле-дована реакция культуры на различные физико-химические стрессы, включая ус-ловия реального космического полета, и показана ее устойчивость; положитель-но оценена биологическая ценность биомассы в производственных экспериментах на высших животных; создано ферментационное оборудование и проработаны вопросы биоинженерии хемосинтеза на водороде, включая системы с взрывобе-зопасным внутренним электролизом воды. Анализ СЖО различной структуры по-казал, что система, содержащая блок «водородные бактерии – электролиз», предназначенный для регенерации воздуха, воды и воспроизводства 20 %-ной белковой части рациона, по функциональным, энергетическим и весовым характеристикам предпочтительнее всех иных вариантов для длительной (от года и выше) эксплуатации в пределах Солнечной системы и за ее пределами; ее энергетический КПД может составить до 70–80 % при полном сведении газового и водного баланса и удовлетворении человека в полноценном белке. Для разра-ботки СЖО такой структуры первоочередным является изучение пищевой ценно-сти белка и других компонентов биомассы Ralstonia eutropha. Эта культура может быть источником экологически чистых полимеров, пригодных для получения не-тканых материалов, одежды, предметов личной гигиены, бытовой посуды, упаковок, тары и др.

[noxx77]

Хлорелла

Микроводоросли хоть и высоко продуктивны, но простой схемы с ними не получится, так как их нельзя удобрять напрямую человеческими выделениями, которые придется ещё как-то перерабатывать в минеральные удобрения - а это усложнение схемы. В почве же микроорганизмы без проблем всё переводят в доступную растениям форму.

"Мокрое горение" в среде перекиси водорода. В "биосах" применялось. Эффективно.

[noxx77]

Я предполагаю, что создание аналогов таких ЗСЖО должно будет начатся и на Земле, возможно после прохождения "пика фосфора", который по некоторым оценка возможен уже около 2030 года. Переход от отрытого земледелия к замкнутым системам производства пищи без утери фосфора/фосфатов.

Целиком поддерживаю!

[noxx77]

Просто в море жить нет никакой необходимости.

Жить вообще никакой необходимости. Но хочется, зараза!

[LonelyWanderer]

Я такие эксперименты провожу. Заполнил частично две пятилитровые бутылки землёй с дёрном и плотно закрыл, поставил на балкон.
В одной был дёрн, и он обильно пророс, бутылка быстро заполнилась зеленью, потом всё быстро и полностью загнулось.
Во второй бутылке в основном влажный песок с небольшим слоем почвы. Проросла только одна травинка, и вот уже месяца 3 она растёт в герметичном сосуде. Правда уже пожелтела, т.к. на балконе осень Но фиг с ней.

Более полноценно хочу провести эксперимент с 10-литровой бутылкой, недавно надыбанной (для чего сначала пришлось 10 литров воды выпить ). Постараюсь сообразить оптимальный состав почвы и влажности, сверху положу дёрн, закупорю и буду наблюдать, как развивается жизнь

[Nucleosome]

Порошки протеинов разных типов мясоподобных и/или типа клейковины, крахмала, сахара ну и конечно красителей и ароматизаторов - куда же без них.

так ведь... из чего их делают? те что видел были из куринного белка. никто из простых компонент это дело не синтезирует - такой пример: белок соорудить из аминокислот, то проще синтезировать клонируя в бактерии, чем в машине парится (такие тоже есть - это я и хотел написать, но что-то забыл в итоге - в этом смысле 3Д принтеры для белков есть и довольно давно, только клонирование бактерий лучше, правда то не 3Д, конечно, а 1Д - они ж синтезируют цепочку, но 3Д звуит моднячее), а сами аминокислоты, углеводы, жиры - тем более...

хочется отметить что море за несколько тысяч лет знакомства с ним хомо так и не стало его домом.А космос тем паче.

да... но это всё же скорее наше упущение. а так давно можно было бы делать поля на мелководьях (желательно замкнутых типа атолов или заливов с узких горлом типа Персидского)и хоть как разгрузить несчастные равнины суши - насчёт фосфора в этом аспекте OratorFree прав...

Постараюсь сообразить оптимальный состав почвы и влажности, сверху положу дёрн, закупорю и буду наблюдать, как развивается жизнь

да, это интересно, по весне напишите что там вышло

Правда китайцы едят мучных червей во всех видах обработки и без, а русские и европейцы - нет.

ничего. "жить захочешь и не так раскорячишся". только что кстати из китайского бара... правда ничего там не ел, но что-то они там готовили - уж не мучных ли червей?.. зато у них уже третий ребёнок на подходе... а у всей нашей бразильско-аргентинско-испанской-финско-норвежко-русско-еврейской компании как будто только у одного дети...

[ВР]

а так давно можно было бы делать поля на мелководьях (желательно замкнутых типа атолов или заливов с узких горлом типа Персидского)и хоть как разгрузить несчастные равнины суши

Есть такая провинция в Королевстве Нидерландов - Флеволанд. Вообще голландцы следуют Вашему мудрому совету уже не первую сотню лет.

[Nucleosome]

Есть такая провинция в Королевстве Нидерландов - Флеволанд. Вообще голландцы следуют Вашему мудрому совету уже не первую сотню лет.

нет это другое - они осушают участки моря, а речь о том чтобы прямо в нём и растить пропитание

[noxx77]

Хочется заметить, что для замыкания супертехнологии не нужны, просто добить существующие. http://www.membrana.ru/particle/12531

[Vadims]

Я такие эксперименты провожу. Заполнил частично две пятилитровые бутылки землёй с дёрном и плотно закрыл, поставил на балкон.
В одной был дёрн, и он обильно пророс, бутылка быстро заполнилась зеленью, потом всё быстро и полностью загнулось.
Во второй бутылке в основном влажный песок с небольшим слоем почвы. Проросла только одна травинка, и вот уже месяца 3 она растёт в герметичном сосуде. Правда уже пожелтела, т.к. на балконе осень Но фиг с ней.

Более полноценно хочу провести эксперимент с 10-литровой бутылкой, недавно надыбанной (для чего сначала пришлось 10 литров воды выпить ). Постараюсь сообразить оптимальный состав почвы и влажности, сверху положу дёрн, закупорю и буду наблюдать, как развивается жизнь

Так и где у вас там замыкание цикла? В том смысле котором мы обсуждаем. Надо ещё каких-то активных пожирателей травы пустить. А то растения быстро выкачают углекислый газ и всё. Учитывая малые объёмы экосферы, рекомендую взять что-нибудь помельче (чтоб было большее генетическое разнообразие для эволюции), медленно растущее (для лучшей балансировки) и экстремофильное (а то условия не очень). Как вариант, мох + тихоходки. Это из макро, микробы само собой.

[LonelyWanderer]

Так и где у вас там замыкание цикла? В том смысле котором мы обсуждаем. Надо ещё каких-то активных пожирателей травы пустить. А то растения быстро выкачают углекислый газ и всё. Учитывая малые объёмы экосферы, рекомендую взять что-нибудь помельче (чтоб было большее генетическое разнообразие для эволюции), медленно растущее (для лучшей балансировки) и экстремофильное (а то условия не очень). Как вариант, мох + тихоходки. Это из макро, микробы само собой.

Ни о каких насекомых в 10-литровой банке быть не может, продуктивность не та. Даже на тихоходок места не хватит (да и где я их возьму? ). Эксперименты с большими замкнутыми биосферами были не очень удачными, не помню, в каком конкретно эксперименте это было, но приходилось дополнительно подкачивать кислород для жизни людей. Все дело в развивающихся микроорганизмах, они развивались до такого количества, что потребляли больше кислорода, чем вырабатывали растения. Пищевую пирамиду никто не отменял, и если, грубо говоря, в биосфере тонна человеческой биомассы, то там же должно на порядок или на два больше биомассы в виде микробов, иначе система будет приходить к увеличению углекислоты и люди задохнутся, что, собственно, и происходило, т.к. антропогенная нагрузка была слишком большая и не оставляла резерва развитию микробов. Но это моё мнение.
Вот в такой баночке предполагается, что углекислоту будут вырабатывать микробы, плесень какая-нибудь, а растения - кислород. Вот и замкнутый цикл. Хотя конечно, этого объема мало для растений, они рано или поздно загнутся из-за слишком маленькой популяции (максимум несколько растений влезет). Хорошо было бы действительно какие то маленькие виды мха или лишайников посадить.

В предыдущем опыте с 5 литровой банке всё загнулось, источник углекислоты в виде полуразложившихся веточек, листочков ничего не дал. Там действительно всё сначала густо покрылось плесенью, но потом она вся загнулась, т.к. перед этим загнулись растения. Нет источника кислорода, нет возможности и жизни, потребляющей кислород. В общем, со временем там исчезло всё доступное для невооружённого глаза и осталась просто сырая земля со всяким растительным хламом без признаков жизни.

[Vadims]

Ни о каких насекомых в 10-литровой банке быть не может

Тихоходки это не насекомые и даже не членистоногие, а самостоятельный ТИП животных.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B8%D1%85%D0%BE%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B8

Едят они очень экономно, под стать мху и лишайникам, на которых и любят жить, и выносят самые суровые условия, потому их и посоветовал. Надо животинок каких-нить подсадить, с ними не заскучаешь. Можно наблюдать как у них идут дела, как они ходят, едят, размножаются, эволюционируют.

[LonelyWanderer]

Ни о каких насекомых в 10-литровой банке быть не может

Тихоходки это не насекомые и даже не членистоногие, а самостоятельный ТИП животных.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B8%D1%85%D0%BE%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B8

Едят они очень экономно, под стать мху и лишайникам, на которых и любят жить, и выносят самые суровые условия, потому их и посоветовал. Надо животинок каких-нить подсадить, с ними не заскучаешь. Можно наблюдать как у них идут дела, как они ходят, едят, размножаются, эволюционируют.

Понимаю, что интересно. Но 10 литров - слишком мало. Нужен объем хотя бы кубометр. Да и как за ними наблюдать, если они слишком малы для слежения невооружённым взглядом. Хочу хотя бы какую-нибудь действующую биосферу получить.

Как вариант, можно было бы сделать аквариум, там можно было бы следить за микроводорослями, т.к. они могут быть очень малы и выглядеть внешне просто как зелёная муть, налипшая на стенках, и тут шансов на непрерывно действующую систему побольше. Возможно, даже некоторые аквариумные виды водорослей смогли бы выжить. Рыбки, конечно, нет, но углекислоту водорослям поставляли бы бактерии.
Но хочется всё -же с "сушей" поэксперементирвать.

[Vadims]

Да и как за ними наблюдать, если они слишком малы для слежения невооружённым взглядом

А в чем проблема с вооружением взгляда? Даже мощная лупа подойдет. "Аквариум" можно сделать плоским, как в комнатных муравейниках, чтобы легче было наблюдать.

[AlexAV]

Ни о каких насекомых в 10-литровой банке быть не может, продуктивность не та.

Ну в 10 литровой - не знаю. А вот в литрах 100 организовать почти автономный аквариум на уровне "просто долей воды" не очень сложно. Собственно слой грунта взять нормальный и растения разместить такие, которые не имеют тенденции полностью заполнять весь предоставленный объём (какой-нибудь яванский мох, кладофору, ряску малую). Как минимум креветки-неокаридины в этом случае вполне дают самоподдерживающуюся популяцию.

Правда это не совсем замкнутая система. Она всё же сообщается с атмосферным воздухом.

[LonelyWanderer]

Да и как за ними наблюдать, если они слишком малы для слежения невооружённым взглядом

А в чем проблема с вооружением взгляда? Даже мощная лупа подойдет. "Аквариум" можно сделать плоским, как в комнатных муравейниках, чтобы легче было наблюдать.

Ну это нужно заморачиваться сильно с постройкой такого абсолютно герметичного аквариума, это довольно сложно. Тем более, что будет перепад давления. К примеру, в моей 5-литровой банке вскоре после закрытия начало падать давление и её довольно заметно вдавило (хотя я думал, что в результате выработки углекислоты произойдёт наоборот рост давления, как в пивной бочке из-за результатов "брожения"). И после того, как всё загнулось её так и не распёрло, хотя я думал, что бактерии, перерабатывая растительные остатки создадут избыточное давление. Но на деле, видимо, там вся жизнь почти целиком загнулась, создалась углекислотная атмосфера (как ни странно, пониженная) и кирдык, а растений уже нет совсем никаких.
Вот теперь буду пробовать с 10-литровой бутылкой, нужно, чтобы хоть-что зелёное там росло.

[LonelyWanderer]

Ни о каких насекомых в 10-литровой банке быть не может, продуктивность не та.

Правда это не совсем замкнутая система. Она всё же сообщается с атмосферным воздухом.

В том то и дело, что хочется полностью замкнутую. Закрыть пробкой, и даже смазать резьбу клеем, чтобы не было никакой протечки вообще.