Orlovska, Iryna and Podolich, Olga and Kukharenko, Olga and Zaets, Iryna and Reva, Oleg and Khirunenko, Ludmila and Zmejkoski, Danica and Rogalsky, Sergiy and Barth, Debmalya and Tiwari, Sandeep and Kumavath, Ranjith and Góes-Neto, Aristóteles and Azevedo, Vasco and Brenig, Bertram and Ghosh, Preetam and de Vera, Jean Pierre Paul and Kozyrovska, Natalia (2021) Bacterial Cellulose Retains Robustness but its Synthesis Declines after Exposure to a Mars-Like Environment Simulated outside the International Space Station. Astrobiology, 21 (7). Mary Ann Liebert. doi: 10.1089/ast.2020.2332. ISSN 1531-1074.
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Abstract
Cellulose is a widespread macromolecule in terrestrial environments and a major architectural component of microbial biofilm. Therefore, cellulose might be considered a biosignature that indicates the presence of microbial life. We present, for the first time, characteristics of bacterial cellulose after long-term spaceflight and exposure to simuled Mars-like stressors. The pristine cellulose-based pellicle membranes from a kombucha microbial community (KMC) were exposed outside the International Space Station, and after their return to Earth, the samples were reactivated and cultured for 2.5 years to discern whether the KMC could be restored. Analyses of cellulose polymer integrity and mechanical properties of cellulose-based pellicle films, as well as the cellulose biosynthesis-related genes' structure and expression, were performed. We observed that (i) the cellulose polymer integrity was not significantly changed under Mars-like conditions; (ii) de novo cellulose production was 1.5 times decreased in exposed KMC samples; (iii) the dry cellulose yield from the reisolated Komagataeibacter oboediens was 1.7 times lower than by wild type; (iv) there was no significant change in mechanical properties of the de novo synthesized cellulose-based pellicles produced by the exposed KMCs and K. oboediens; and (v) the gene, encoding biosynthesis of cellulose (bcsA) of the K. oboediens, was downregulated, and no topological change or mutation was observed in any of the bcs operon genes, indicating that the decreased cellulose production by the space-exposed samples was probably due to epigenetic regulation. Our results suggest that the cellulose-based pellicle could be a good material with which to protect microbial communities during space journeys, and the cellulose produced by KMC members could be suitable in the fabrication of consumer goods for extraterrestrial locations.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/141253/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Bacterial Cellulose Retains Robustness but its Synthesis Declines after Exposure to a Mars-Like Environment Simulated outside the International Space Station | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | March 2021 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Astrobiology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 21 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1089/ast.2020.2332 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | Mary Ann Liebert | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Series Name: | Astrobiology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 1531-1074 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | International Space Station, Bacterial cellulose, Extraterrestrial stressors, Microbial biosignature, Kombucha multimicrobial community, Komagataeibacter oboediens, The bcs operon | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Space Exploration | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R EW - Space Exploration | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - Vorhaben Planetary Evolution and Life (old) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Berlin-Adlershof , Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Planetary Research > Planetary Laboratories Space Operations and Astronaut Training > User center for space experiments (MUSC) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Herrmann, Astrid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 10 Mar 2021 09:42 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 07 Nov 2025 11:06 |
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