Нещодавно науковцям вдалося підтвердити неймовірну стійкість живих організмів до космічних умов. Спори моху, які цілих 9 місяців перебували в умовах, як за бортом Міжнародної космічної станції, у вакуумі й під жорстким випромінюванням, вдалося виростити у повноцінну рослину.
Здатність моху до виживання
Мохи процвітають у найекстремальніших умовах на Землі: від вершин Гімалаїв до пісків Долини Смерті, від антарктичної тундри до лавових полів активних вулканів. Натхненні стійкістю моху, дослідники відправили спорофіти моху (репродуктивні структури, що містять спори) у найекстремальніше середовище — космос.
Результати дослідження, опубліковані 20 листопада в журналі iScience, показують, що понад 80 % спор вижили протягом дев’яти місяців поза Міжнародною космічною станцією (МКС) і повернулися на Землю, зберігаючи здатність до розмноження. Це вперше доводить, що ранні наземні рослини можуть вижити після тривалого впливу космічних елементів.
«Більшість живих організмів, включаючи людей, не можуть вижити навіть короткий час у вакуумі космосу, — говорить головний автор дослідження Томомічі Фудзіта з Університету Хоккайдо. — Однак спори моху зберегли свою життєздатність після дев’яти місяців прямого впливу. Це є дивовижним доказом того, що життя, яке еволюціонувало на Землі, на клітинному рівні володіє внутрішніми механізмами, що дозволяють витримувати умови космосу».
Імітація умов космосу
Щоб з’ясувати, чи здатний мох виживати в умовах космосу, команда Фудзіти піддала Physcomitrium patens (добре вивчений вид, відомий як розлогий земляний мох) імітованим космічним випробуванням. Рослину піддавали впливу високих рівнів ультрафіолетового випромінювання, екстремально високих і низьких температур, а також умов вакууму.
Вони протестували три різні структури моху — протонемати, або молодий мох; клітини розплоду, або спеціалізовані стовбурові клітини, що з’являються в умовах стресу; та спорофіти, або капсульовані спори — щоб з’ясувати, які з них мають найбільші шанси вижити в космосі.
Дослідники виявили, що ультрафіолетове випромінювання було найскладнішим елементом для виживання, а спорофіти були найстійкішими з трьох частин моху. Жоден із молодих мохів не вижив при високих рівнях ультрафіолетового випромінювання або екстремальних температурах. Клітини розплоду мали вищий рівень виживання, але спори в оболонці виявляли приблизно в 1000 разів більшу стійкість до ультрафіолетового випромінювання. Спори також змогли вижити й прорости після впливу температури -196 °C протягом більше тижня, а також після перебування в умовах температури 55°C упродовж місяця.
Команда припустила, що структура, яка оточує спору, служить захисним бар’єром, поглинаючи ультрафіолетове випромінювання та фізично і хімічно захищаючи внутрішню спору від пошкодження. Дослідники зазначають, що це, ймовірно, — еволюційна адаптація, яка дозволила бріофітам (групі рослин, до якої належать мохи) перейти від водних до наземних рослин 500 млн років тому і вижити після кількох масових вимирань з того часу.
«Космічна подорож» моху
Щоб перевірити, чи може ця адаптація зробити спорофіти придатними для реальних умов космосу, команда відправила спори за межі стратосфери.
У березні 2022 року дослідники відправили сотні спорофітів на МКС на борту космічного корабля Cygnus NG-17. Після прибуття космонавти прикріпили зразки спорофітів до зовнішньої сторони МКС, де вони перебували у відкритому космосі загалом 283 дні. Потім мох повернувся на Землю на борту SpaceX CRS-16 у січні 2023 року і був повернутий до лабораторії для тестування.
Понад 80 % спор вижили після космічної подорожі, й усі, крім 11 %, змогли прорости в лабораторії. Команда також перевірила рівень хлорофілу в спорах і виявила нормальний рівень для всіх типів, за винятком 20 % зниження хлорофілу а — сполуки, яка особливо чутлива до змін у видимому світлі, але ця зміна, здається, не вплинула на здоров’я спор.
«Це дослідження демонструє дивовижну стійкість життя, що зародилося на Землі», — говорить Фудзіта.
Математична модель виживання моху в космосі
Цікавлячись, як довго спори могли б вижити в космосі, команда Фудзіти використала дані до і після експедиції моху, щоб створити математичну модель. Вчені передбачили, що спори в оболонці могли б вижити до 5600 днів (приблизно 15 років) в умовах космосу. Однак вони підкреслюють, що ця цифра є лише приблизною оцінкою і для реалістичніших прогнозів щодо того, як довго мох міг би вижити в космосі, необхідний більший масив даних.
Науковці сподіваються, що їхня робота сприятиме розвитку досліджень потенціалу позаземних ґрунтів для сприяння росту рослин і надихне на дослідження використання моху для розвитку сільськогосподарських систем у космосі.
«Зрештою, ми сподіваємося, що ця робота відкриє нові горизонти для побудови екосистем у позаземних середовищах, таких як Місяць і Марс, — каже Фудзіта. — Я сподіваюся, що наше дослідження моху стане відправною точкою».
За матеріалами phys.org
