Международная команда биологов проверила пределы выживания наземных растений в условиях космоса. Впервые продемонстрирована способность спор мха выдерживать длительное воздействие открытого космического пространства без защитных капсул. Результаты исследования опубликованы 20 ноября в журнале iScience.
Методика эксперимента
Ученые из Университета Хоккайдо выбрали для эксперимента мох Фискомитрелла раскрытая (Physcomitrium patens) — вид, хорошо изученный в лабораторных условиях. Образцы отправили на борт Международной космической станции, где их разместили на внешней экспозиционной платформе на срок девять месяцев.
Исследователи протестировали три разные структуры мха: протонемы (юные растения), клетки покоя (специализированные стволовые клетки, формирующиеся в стрессовых условиях) и спороносные коробочки — капсулы, содержащие споры. После возвращения на Землю команда оценила выживаемость и жизнеспособность каждого типа образцов.
Результаты превзошли ожидания
Ожидания ученых были осторожными. Как отметил ведущий автор исследования Томомичи Фуджита из Университета Хоккайдо, «мы ожидали почти нулевого выживания, но результат был противоположным: большинство спор выжили». Более 80% спороносных коробочек сохранили жизнеспособность. Более того, из оставшихся спор 89% смогли прорасти в лабораторных условиях.
«Большинство живых организмов, включая людей, не могут выжить даже кратковременно в вакууме космоса. Однако споры мха сохранили свою жизнеспособность после девяти месяцев прямого воздействия. Это предоставляет убедительные доказательства, что жизнь, эволюционировавшая на Земле, обладает на клеточном уровне внутренними механизмами для перенесения условий космоса».
Уровень хлорофилла в выживших спорах оказался нормальным для всех типов, за исключением 20-процентного снижения хлорофилла а — соединения, особенно чувствительного к изменениям видимого света. Это изменение не повлияло на общее состояние спор.
Потенциал долгосрочного выживания
На основе полученных данных команда создала математическую модель, которая предсказывает потенциальное время выживания спор мха в космосе. Расчеты показывают, что спороносные коробочки могут сохранять жизнеспособность до 5600 дней — примерно 15 лет. Исследователи подчеркивают, что эта оценка предварительная и для более точных прогнозов необходимы дополнительные эксперименты с большим набором данных.
Значение для космической эксплорации
Открытие имеет практическое значение для планирования долгосрочных космических миссий и создания внеземных поселений. Мохи способны колонизировать даже самые суровые среды на Земле — от вершин Гималаев до полей лавы активных вулканов. Теперь доказана их способность выдерживать и космическую среду.
Идея исследования пришла к Фуджите во время изучения эволюции и развития растений. «Я начал задумываться: может ли это маленькое, но удивительно живучее растение также выжить в космосе?» — рассказал ученый. Результаты эксперимента подтвердили его гипотезу о необычайной устойчивости мха.
«В конечном счете, мы надеемся, что эта работа откроет новый рубеж в создании экосистем во внеземных средах, таких как Луна и Марс. Я надеюсь, что наше исследование мха послужит отправной точкой».
Исследование поддержали программа DX scholarship Университета Хоккайдо, JSPS KAKENHI и Центр астробиологии Национальных институтов естественных наук Японии. Результаты опубликованы в открытом доступе, что позволяет научному сообществу всего мира использовать данные для дальнейших разработок.
Работа создает основу для изучения потенциала внеземных почв для выращивания растений и вдохновляет на поиски способов использования мхов в аграрных системах космического базирования. Это открывает путь к возможному созданию самоподдерживающихся экосистем в условиях низкой гравитации и отсутствия атмосферы.