Naukowcy od dawna interesowali się tworzeniem samoodnawialnych ekosystemów, które mogą podtrzymać życie w zamkniętych środowiskach. Ten koncept, znany jako bioregeneracyjne systemy podtrzymywania życia (BIOS), został po raz pierwszy zaproponowany przez Władimira Iwanowicza Wernadskiego w 1926 roku. Wernadski wierzył, że życie samo w sobie może utrzymać zamknięty cykl materii na skalę planetarną. Na bazie idei Wernadskiego, Konstantin Eduardowicz Ciołkowski zaproponował wykorzystanie małoskalowych zamkniętych ekosystemów do wspierania życia na statkach kosmicznych.
W Moskwie koncepcję BIOS wcielono w życie poprzez stworzenie obiektu BIOS-1, składającego się z hodowli mikroalg oraz przestrzeni mieszkalnej dla jednej osoby. Mikroalgi były w stanie absorbować dwutlenek węgla wydychany przez członka załogi i uwalniać tlen poprzez fotosyntezę. Jednak pojawiły się trudności związane z różnicami metabolicznymi między ludźmi a algami.
W odpowiedzi na to, zbudowano obiekt BIOS-2, który obejmował szklarnię do uprawy warzyw oraz komory do uprawy pszenicy i mikroorganizmów do przetwarzania odpadów. Obsługa tych systemów wymagała znacznych wysiłków, członkowie załogi praktycznie pracowali jako rolnicy na pełny etat.
W międzyczasie NASA również prowadziła własne eksperymenty w zakresie opracowywania zamkniętych ekosystemów w ramach programu badawczego „Kontrolowany Ekologiczny System Podtrzymywania Życia” (CELSS). Eksperymenty te polegały na wykorzystaniu kolonii alg do produkcji atmosfery i pożywienia dla myszy. Jednak zarówno BIOS, jak i CELSS napotkały ograniczenia w zakresie kontroli nad składnikami biologicznymi.
W 1987 roku Claude Chipaux zaproponował MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative), bardziej dynamiczny i kontrolowalny samoodnawialny system podtrzymywania życia. W odróżnieniu od poprzednich systemów, MELiSSA opiera się głównie na szczepach bakterii zamiast na roślinach. Składnik biologiczny MELiSSA jest hodowany w specjalnie zaprojektowanych bioreaktorach pod kontrolowanymi warunkami, a system jest obsługiwany za pomocą algorytmów i modeli matematycznych.
Pętla Melissa jest kluczowym konceptem w MELiSSA, skupiającym się na recyklingu odpadów generowanych przez załogę. Początkowym komponentem tej pętli jest bioreaktor, w którym hodowane są bakterie podobne do tych znajdujących się w ludzkim jelicie. Ten bioreaktor wydajnie przetwarza różne rodzaje odpadów, takie jak odchody, mocz i niejadalne resztki roślin, zamieniając je w użyteczne zasoby.
Mimo że są nadal wyzwania do pokonania, rozwój samoodnawialnych systemów podtrzymywania życia dokonał znaczącego postępu. Wykorzystanie szczepów bakterii w MELiSSA oraz zastosowanie kontrolowanych warunków i modeli matematycznych przybliża nas do stworzenia samowystarczalnych środowisk, które mogłyby wspierać astronautów na długotrwałych misjach kosmicznych.