BIOKIS - BioS-SPORE
Le spore sono una strategia comune per la diffusione delle cellule di lievito e la colonizzazione di nuovi ambienti. Valutare la sopravvivenza delle spore durante i voli spaziali è di interesse per la capacità del lievito di colonizzare nuovi ambienti. Comprendere i meccanismi molecolari dell'isolamento riproduttivo è di grande interesse per la biologia evolutiva. L'isolamento riproduttivo porta alla generazione di nuove spore-specie di ibridi interspecifici non vitali. In molti casi, le specie parentali si accoppiano facilmente ma la prole ibrida è invariabile o sterile. In rari casi, la formazione di specie ibride ha scopi adattativi (cioè la sopravvivenza in habitat estremi). Resta da valutare il ruolo della gravità nella generazione interspecifica di ibridazione di nuove specie.

BIOKIS - ArabidopS-ISS
ArabidopS-ISS prevede l'analisi microscopica dell'ultrastruttura radicale per valutare gli statoliti, i filamenti di actina e la localizzazione e organizzazione dei microtubuli. ArabidopS si occupa anche delle alterazioni dell'espressione genica totale dovute alla microgravità, nonché dell'analisi dei geni coinvolti nella risposta gravitropica (la capacità di una pianta di cambiare crescita in risposta alla gravità); con particolare attenzione alla catena di segnalazione ROS (Reactive Oxygen Species).

BIOKIS - HiDOSE
I dosimetri a luminescenza vengono utilizzati per misurare la dose di esposizione a particelle cariche per esperimenti di biologia eseguiti a bordo di STS. HiDOSE prevede anche il monitoraggio della radiazione cosmica primaria.

BIOKIS - PHOTO-EVOLUTION
L'alga fotosintetica unicellulare, Chlamydomonas reinhardtii (alga verde monocellulare), è un sistema modello facile da coltivare ampiamente utilizzato negli studi fotosintetici aventi anche innovativa rilevanza tecnologica. La tolleranza spaziale di alcuni ceppi di C. reinhardtii mutati nella proteina D1 del centro di reazione, che è la principale responsabilità della fotochimica delle alghe, è già stata testata durante le missioni ASI su pallone stratosferico e le missioni Foton-Biopan ESA, nel 2005 e nel 2007. I risultati ottenuti hanno indicato che alcuni mutanti sono in grado di mantenere elevate prestazioni fotosintetiche in ambiente spaziale, utilizzando molto probabilmente la radiazione spaziale per supportare il trasporto di elettroni. Dopo il volo, alcuni di questi mutanti hanno mostrato una maggiore capacità di evoluzione dell'Ossigeno rispetto al ceppo di riferimento. Le alghe non sono naturalmente adattate all'ambiente spaziale, tuttavia la sostituzione di singoli aminoacidi nella proteina D1 ha portato alla selezione di ceppi tolleranti/resistenti alle radiazioni. I ricercatori associati a questo studio hanno ipotizzato una correlazione positiva tra la struttura della proteina D1 e la tolleranza/resistenza dello spazio. L'approccio dell'evoluzione diretta consente ai ricercatori di isolare un'enorme quantità di mutanti in un breve periodo di tempo; per cui la caratterizzazione potrebbe aiutare a identificare i ceppi con prestazioni fotosintetiche migliorate. Gli scienziati sfrutteranno un approccio di mutagenesi casuale (cambiamenti nel DNA di una cellula) mediante PCR soggetto a errori (tecnica utilizzata per introdurre cambiamenti di aminoacidi nelle proteine) per generare un pool di varianti D1 e fonti di radiazioni ionizzanti nello spazio o sul terreno (come come neutroni e protoni) come pressione selettiva per isolare i ceppi tolleranti.

BIOKIS - TARDIKISS
I tardigradi o gli orsi d'acqua sono organismi pluricellulari (di solito 200-800 micrometri di lunghezza). Questi organismi si trovano abitualmente in un ambiente marino o d'acqua dolce, ma soprattutto possono essere trovati nell'ambiente terrestre. Costituiti da un numero di cellule costante, questi organismi potrebbero essere coltivati in laboratorio. Sono caratterizzati dall'avere una lunga vita e le nuove generazioni si formano in un tempo relativamente breve. Altri aspetti di questi organismi includono lignaggi clonali, la capacità di tollerare naturalmente l'essiccazione (stato di estrema secchezza) entrando in uno stato chiamato anadrobiosi (uno stato in cui le attività metaboliche di un organismo si arrestano in modo reversibile, che si verificano solitamente in situazioni di estrema disidratazione), e la capacità di eseguire l'anadrobiosi dall'uovo all'adulto.

BIOKIS - 3DISS
3DISS prevede l'uso di dosimetri equivalenti ai tessuti, biocompatibili, offline, basati su un materiale diamantato che consente la fabbricazione di dosimetri versatili utilizzati per monitorare ambienti personali e sperimentali. L'uso di un materiale semiconduttore fornisce una lettura in tempo reale delle informazioni dosimetriche in orbita in anticipo. L'uso di materiale genetico inerte (DNA batterico e RNA) produce l'integrazione (senza effetti biologici autoriparanti) del danno da radiazione reale subito a causa dell'ambiente di radiazione all'interno del veicolo spaziale.

BIOKIS - nDOSE
Mentre sono in orbita e in aereo ad alta quota, gli esseri umani sono esposti a un complesso campo di radiazioni miste. La valutazione dei componenti dei neutroni riguardanti l'ambiente di radiazione nei veicoli spaziali, sia in orbite LEO (Low-Earth Orbit) che nello spazio profondo, è di grande importanza a causa della loro elevata LET (Linear Energy Transfer); soprattutto in vista di missioni spaziali a lungo termine come sulla ISS; per cui i neutroni possono produrre danni drammatici alla salute degli astronauti e alla strumentazione. Con il sistema di misurazione proposto, basato su rilevatori a bolle di neutroni e rilevatori al bismuto, combinati con un codice di spiegamento adeguato, sarà possibile calcolare lo spettro di energia dei neutroni nell'intervallo dall'energia termica, che è l'unico approccio corretto, alla stima della dose di neutroni.