Недавно ученым удалось подтвердить невероятную стойкость живых организмов к космическим условиям. Споры мха, целых 9 месяцев находившиеся в условиях, как за бортом Международной космической станции, в вакууме и под жестким излучением, удалось вырастить в полноценное растение.
Способность мха к выживанию
Мхи процветают в самых экстремальных условиях на Земле: от вершин Гималаев до песков Долины Смерти, от антарктической тундры до лавовых полей активных вулканов. Вдохновленные устойчивостью мха, исследователи отправили спорофиты мха (репродуктивные структуры, содержащие споры) в самую экстремальную среду — космос.
Результаты исследования, опубликованные 20 ноября в журнале iScience, показывают, что более 80 % спор выжили в течение девяти месяцев вне Международной космической станции (МКС) и вернулись на Землю, сохраняя способность к размножению. Это в первый раз доказывает, что ранние наземные растения могут выжить после длительного воздействия космических элементов.
«Большинство живых организмов, включая людей, не могут выжить даже короткое время в вакууме космоса, — говорит главный автор исследования Томомичи Фудзита из Университета Хоккайдо. —Однако споры мха сохранили свою жизнеспособность после девяти месяцев прямого влияния. Это поразительное доказательство того, что жизнь, которая эволюционировала на Земле, на клеточном уровне обладает внутренними механизмами, позволяющими выдерживать условия космоса».
Имитация условий космоса
Чтобы выяснить, способен ли мох выживать в условиях космоса, команда Фудзиты подвергла Physcomitrium patens (хорошо изученный вид, известный как раскидистый земляной мох) имитированным космическим испытаниям. Растение подвергали воздействию высоких уровней ультрафиолетового излучения, экстремально высоких и низких температур, а также условий вакуума.
Они протестировали три разных структуры мха — протонематы, или молодой мох; клетки расплода или специализированные стволовые клетки, появляющиеся в условиях стресса; и спорофиты, или капсулированные споры — чтобы выяснить, какие из них имеют наибольшие шансы выжить в космосе.
Исследователи обнаружили, что ультрафиолетовое излучение было самым сложным элементом для выживания, а спорофиты были самыми стойкими из трех частей мха. Ни один из молодых мхов не выжил при высоких уровнях ультрафиолетового излучения или экстремальных температур. Клетки расплода имели более высокий уровень выживаемости, но споры в оболочке проявляли примерно в 1000 раз большую устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Споры также смогли выжить и прорасти после воздействия температуры -196C в течение более недели, а также после пребывания в условиях температуры 55C в течение месяца.
Команда предположила, что структура, окружающая спору, служит защитным барьером, поглощая ультрафиолетовое излучение и физически и химически защищая внутреннюю спору от повреждений. Исследователи отмечают, что это, вероятно, — эволюционная адаптация, которая позволила бриофитам (группе растений, к которой относятся мхи) перейти от водных к наземным растениям 500 млн лет назад и выжить после нескольких массовых вымираний с тех пор.
«Космическое путешествие» мха
Чтобы проверить, может эта адаптация сделать спорофиты пригодными для реальных условий космоса, команда отправила споры за пределы стратосферы.
В марте 2022 года исследователи отправили сотни спорофитов на МКС на борту космического корабля Cygnus NG-17. По прибытии космонавты прикрепили образцы спорофитов к внешней стороне МКС, где они находились в открытом космосе в общей сложности 283 дня. Затем мох вернулся на Землю на борту SpaceX CRS-16 в январе 2023 года и был возвращен в лабораторию для тестирования.
Более 80 % спор выжили после космического путешествия, и все, кроме 11%, смогли прорасти в лаборатории. Команда также проверила уровень хлорофилла в спорах и выявила нормальный уровень для всех типов, за исключением 20 % снижения хлорофилла а — соединения, особенно чувствительного к изменениям в видимом свете, но это изменение, кажется, не повлияло на здоровье спор.
«Это исследование демонстрирует удивительную устойчивость жизни, зародившуюся на Земле», — говорит Фудзита.
Математическая модель выживания мха в космосе
Интересуясь, как долго споры могли бы выжить в космосе, команда Фудзиты использовала данные до и после экспедиции мха, чтобы создать математическую модель. Ученые предположили, что споры в оболочке могли бы выжить до 5600 дней (примерно 15 лет) в условиях космоса. Однако они подчеркивают, что эта цифра является лишь примерной оценкой и для более реалистичных прогнозов относительно того, как долго мох мог бы выжить в космосе, необходим больший массив данных.
Ученые надеются, что их работа будет способствовать развитию исследований потенциала внеземных почв для содействия росту растений и вдохновит на исследования использования мха для развития сельскохозяйственных систем в космосе.
«Наконец, мы надеемся, что эта работа откроет новые горизонты для построения экосистем во внеземных средах, таких, как Луна и Марс, — говорит Фудзита. — Я надеюсь, что наше исследование мха станет отправной точкой».
По материалам phys.org
