מזון-על בחלל

הולך וקרב היום שבו בני אדם ייצאו למסעות ארוכים בחלל. עם זאת, הצורך במזון מגביל מסעות כאלה. חוקרים מחפשים דרכים לייצר מזון קל להכנה, עשיר בטעמים ובעל נפח מועט. מאמר חדש, שהתפרסם בכתב העת Nature Communications, מצביע על יתרונות השמרים כמזון עתידי ומציע פתרונות שיתגברו על המכשולים בייצור מזון משמרים.

בקרוב אמורים בני אדם להגיע למאדים, במסע שאמור להימשך כשבעה חודשים לכל כיוון. מסת המזון שצריכה להיות בחללית כדי לספק את צורכי האסטרונאוטים למשך תקופה כזו מוערכת בחמש טונות. הערך התזונתי של המזון עלול להיפגע והוא עשוי להתקלקל עם הזמן. כמו כן, צריך שהמזון ישאיר כמה שפחות פסולת.

שמר האפייה (Saccharomyces cerevisiae) הוא פטרייה חד תאית שכבר אלפי שנים משמשת באפייה ובייצור בירות ויין. השמרים מכילים חומרי מזון מגוונים, ועשויים לספק תזונה מאוזנת ובריאה, הכוללת בין השאר כמות נכבדת של חלבונים.

במסעות ארוכים בחלל, כל גרם מזון מחושב, וכך גם מזונם של השמרים שמיועדים להיות המזון של האסטרונאוטים. יש שמרים היכולים לגדול על תרכובות אורגניות כמו אתנול ומתנול נוזליים, אך קשה להפיק מתנול נוזלי מפחמן דו-חמצני בדרך זו וקיימים גם מכשולים כלכליים. כיום חוקרים מפתחים טכנולוגיה מבטיחה יותר להפקת אתנול ומתנול מפחמן דו-חמצני, שאותו בני האדם פולטים בנשימה, וממימן. כך השימוש בפחמן הדו-חמצני לגידול שמרים יחסוך מקום ואנרגיה ליצירת מזון.

הסוכר הדרוש להזנת השמרים יגיע מגידול שמרים עם חיידקים כחוליים שנקראים ציאנובקטריה. החיידקים הללו מסוגלים לבצע פוטוסינתזה – התהליך שבו צמחים וחיידקים מסוימים משתמשים באור כדי להפוך פחמן דו-חמצני ומים למולקולות של סוכרים פשוטים – גם בתנאים של תאורה עמומה. השמרים יצרכו את הסוכרים, ונוסעי החללית יצרכו את השמרים. שמרים זקוקים גם לחנקן, ומחקר מצא ששתן אנושי מכיל חנקן בכמות שיכולה להזין אותם. שתן מכיל גם מלחים וזרחן שנחוצים אף הם לגדילת השמרים.

עם זאת, בשמרים חסרים רכיבים תזונתיים מסוימים שהאסטרונאוטים יצטרכו לקבל ממקור אחר, למשל כמות השומן במזון המבוסס על שמרים נמוכה מדי לסיפוק צורכי הגוף האנושי. אך במחקר שפורסם לפני מספר שנים הצליחו חוקרים לגרום לשמרים לייצר יותר חומצות שומן באמצעות הנדסה מטבולית – בניית חומרים הקשורים לתהליך חילוף החומרים – וכך העלו את ערכם התזונתי.

הנדסה גנטית יכולה להשביח שמרים כמקור מזון. היא מאפשרת לשפר טעמים, ריחות, מרקם, ערכים תזונתיים ואפילו צבע בעזרת החדרה או הוצאה של גנים שקשורים לתכונות המבוקשות. חוקרים הנדסו שמרים כך שייצרו ריח של פטל ואפילו טעם של בשר.

מעריכים שאפשר לספק תזונה מאוזנת ל-50 עד 100 אנשים ביום מגידול שמרים במכל בנפח של 3000 ליטרים. מכל התססה המכיל אתנול ושמרים | Kallayanee Naloka, Shutterstock

מהמעבדה למדפסת

ייתכן שבשלב האחרון המזון שיופק מהשמרים יודפס במדפסת תלת-ממד, אך נכון להיום אין מדפסות שיכולות להדפיס בתנאי חוסר כבידה. חוקרים בארצות הברית פועלים לפתח מדפסות מותאמות לתנאי חלל.

מכשולים רבים עומדים בדרכם של השמרים להיות המזון שייקח האדם למאדים, אך חוקרים מעריכים כי השמרים הם המועמדים המתאימים ביותר. מחקרים רבים בתחום הכימיה, הביולוגיה והפיזיקה עובדים על פיתוח שמרים כמזון זה. השאיפה היא ששמרים יסייעו להזין לא רק אסטרונאוטים, אלא גם יספקו פתרון לבעיות המזון הפוקדות את האנושות עקב התחממות כדור הארץ והמחסור בשטחי חקלאות.