Космический мох прожил в космосе 283 дня, шокировав биологов
После того, как он пережил несколько массовых вымираний на Земле, это выносливое растение прошло межгалактическое испытание.
Земной мох может выглядеть скромно, но он чертовски вынослив. Он процветает в экстремальных условиях — от ледяного холода и разреженного воздуха Гималаев до иссушенных песков Долины Смерти. Некоторые виды даже обосновались среди лавовых полей действующих вулканов. Теперь он может добавить в свой список и космос.
В марте 2022 года команда из Университета Хоккайдо в Японии отправила несколько репродуктивных структур мха, называемых спорофитами, в космос на борту космического корабля Cygnus NG-17. Более 80% спор выжили в течение девяти месяцев за пределами Международной космической станции (МКС). Споры даже вернулись на Землю, все еще способные к размножению. Результаты исследования подробно описаны в статье, опубликованной сегодня в журнале iScience.
«Большинство живых организмов, включая людей, не могут выжить даже недолго в вакууме космоса. Однако споры мха сохранили свою жизнеспособность после девяти месяцев прямого воздействия. Это является ярким доказательством того, что жизнь, эволюционировавшая на Земле, обладает на клеточном уровне внутренними механизмами, позволяющими выдерживать условия космоса».Томомичи Фудзита, соавтор исследования и биолог из Университета Хоккайдо
Подготовка мха
Идея отправить мох в космос пришла к Фудзите, когда он изучал эволюцию растений и интересовался, как растения колонизировали самые суровые среды Земли. Он начал задаваться вопросом: «Может ли это маленькое, но удивительно robustное растение выжить и в космосе?»
Чтобы это выяснить, команда Фудзиты обратилась к виду Physcomitrium patens, хорошо изученному мху, часто называемому земляным мохом. Они поместили мох в смоделированную космическую среду с высоким уровнем ультрафиолетового (УФ) излучения, экстремально высокими и низкими температурами и вакуумом.
Затем команда протестировала три разные структуры мха: молодой мох (протонемы), специализированные стволовые клетки, которые образуются в стрессовых условиях (бруд-клетки), и репродуктивные спорофиты, содержащие споры. Тестирование этих трех структур помогло определить, какая из них имеет наибольшие шансы на выживание в космосе.
«Мы ожидали, что совокупное воздействие стрессовых факторов космоса, включая вакуум, космическую радиацию, экстремальные перепады температур и микрогравитацию, нанесет гораздо больший ущерб, чем любой отдельный фактор».Томомичи Фудзита, соавтор исследования и биолог из Университета Хоккайдо
УФ-излучение оказалось самым сложным элементом, но спорофиты были наиболее устойчивыми из трех частей мха. Весь молодой мох погиб от уровня УФ-излучения или экстремальных температур. В то время как бруд-клетки имели более высокую выживаемость, чем молодой мох, спорофиты все же показали примерно в 1000 раз большую устойчивость к УФ-излучению. Споры могли даже выживать и прорастать после воздействия температур до -196 °C в течение более одной недели, а также после пребывания при температурах до +55 °C в течение месяца.
По словам команды, структура, окружающая спору, по-видимому, служит защитным барьером. Она поглощает УФ-излучение и физически, и химически защищает внутреннюю спору, предотвращая повреждения. Это покрытие, вероятно, является эволюционной адаптацией, которая позволила группе растений, к которой принадлежит мох (бриофиты), перейти от водных к наземным растениям 500 миллионов лет назад. С тех пор мох пережил несколько массовых вымираний.
Мох отправляется в космос
Чтобы еще раз проверить это огромное эволюционное преимущество, команда отправила споры за пределы стратосферы на МКС. Там астронавты закрепили образцы спорофитов снаружи космической станции. Образцы находились в условиях открытого космоса в течение 283 дней. В январе 2023 года мох вернулся на Землю на корабле SpaceX CRS-16 и был доставлен в лабораторию для тестирования.
«Мы ожидали почти нулевой выживаемости, но результат оказался противоположным: большая часть спор выжила. Мы были искренне поражены необычайной прочностью этих крошечных растительных клеток».Томомичи Фудзита, соавтор исследования и биолог из Университета Хоккайдо
Более 80% спор пережили свое межзвездное путешествие. Все, кроме 11% из оставшихся спор, смогли прорасти в лаборатории. Команда также проверила уровень хлорофилла в спорах. Уровни в основном были нормальными, за исключением 20%-ного снижения хлорофилла a. Хлорофилл a особенно чувствителен к изменениям в видимом свете, что может объяснить, почему его уровни упали. Даже со сниженным хлорофиллом a, это изменение, по-видимому, не повлияло на жизнеспособность спор.
«Это исследование демонстрирует удивительную устойчивость жизни, зародившейся на Земле».Томомичи Фудзита, соавтор исследования и биолог из Университета Хоккайдо
Как долго мох мог бы выжить в космосе?
Чтобы понять, сколько еще споры могли бы выжить, команда использовала данные до и после экспедиции мха, чтобы создать математическую модель. Основываясь на этой модели, споры могли бы выжить до 15 лет (или 5600 дней) в космических условиях. Однако они предупреждают, что это лишь грубая оценка, основанная на одном эксперименте, и что для более реалистичных прогнозов о том, как долго мох может выживать в космосе, необходим больший набор данных.
Команда надеется, что этот эксперимент с мхом поможет продвинуть исследования о том, как внеземные почвы могут поддерживать рост растений, и вдохновит на дальнейшее изучение того, как мхи могли бы быть использованы для создания сельскохозяйственных систем в космосе.
«В конечном счете, мы надеемся, что эта работа откроет новые горизонты для создания экосистем во внеземных средах, таких как Луна и Марс. Я надеюсь, что наше исследование мха послужит отправной точкой».Томомичи Фудзита, соавтор исследования и биолог из Университета Хоккайдо
Laura Baisas “Moss survived 283 days in space, shocking biologists”
Перевод статьи «Moss survived 283 days in space, shocking biologists» автора Laura Baisas, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык
Комментарии (0)