Мосс прожил в космосе 283 дня, шокировав биологов
Земной мох может показаться скромным, но на самом деле он очень прочный. Он прекрасно растет в экстремальных условиях – от пронизывающего холода и низкого содержания кислорода в воздухе Гималаев до выжженных песков Долины Смерти. Некоторые виды даже находят себе пристанище среди лавовых полей действующих вулканов. Теперь он может пополнить список своих жилищ пространством. В марте 2022 года команда из Университета Хоккайдо в Японии отправила в космос несколько репродуктивных структур мха, называемых спорофитами, на борту космического аппарата Cygnus NG-17. Более 80 процентов 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 исследовании, опубликованном сегодня в журнале iScience. »Большинство живых организмов, включая человека, не могут выжить даже на короткое время в космическом вакууме», — говорится в заявлении Томомичи Фудзиты, соавтора исследования и биолога из Университета Хоккайдо. “ Тем не менее, результаты исследования показали, что большинство живых организмов, включая людей, не могут выжить даже на короткое время в космическом вакууме. споры мха сохранили свою жизнеспособность после девяти месяцев прямого воздействия. Это является поразительным доказательством того, что жизнь, развившаяся на Земле, обладает на клеточном уровне врожденными механизмами, позволяющими переносить условия космоса”.
В центре верхней части покрытого листьями гаметофора можно увидеть красновато-коричневый спорофит. Эта капсула содержит множество спор внутри. Зрелые спорофиты, подобные этим, были собраны по отдельности и использованы в качестве образцов для эксперимента по исследованию космического пространства, проведенного на экспозиции Международной космической станции. Изображение: Томомичи Фудзита.
Готовим мох
Идея создания космического мха пришла в голову Фудзите, когда он изучал эволюцию растений и интересовался как растение колонизировало самые суровые условия на Земле. Он начал задаваться вопросом: “Может ли это маленькое, но удивительно крепкое растение выжить и в космосе?”
Чтобы убедиться в этом, команда Фудзиты обратилась к Physcomitrium patens, хорошо изученному виду мхов, который обычно называют земляным мхом. Они поместили мох в имитируемую космическую среду с высоким уровнем ультрафиолетового излучения, экстремально высокими и низкими температурами, а также в условиях вакуума.
Затем команда протестировала три различных структуры из молодого мха. мох (называемый протенематами), специализированные стволовые клетки, которые появляются в стрессовых условиях, называемые выводковыми клетками, и репродуктивные спорофиты, которые содержат споры. Тестирование этих трех образцов помогло им определить, у какой структуры мха были наилучшие шансы выжить в космосе.
В эксперименте использовалась единица измерения космического воздействия рядом с монетой в 100 иен для измерения масштаба. Изображение: Томомичи Фудзита.
“Мы предполагали, что совокупные космические воздействия, включая вакуум, космическую радиацию, экстремальные колебания температуры и микрогравитацию, нанесут гораздо больший ущерб, чем любое отдельное воздействие”, — сказал Фудзита.
Ультрафиолетовое излучение оказалось самым стойким элементом, но спорофиты оказались наиболее устойчивыми из трех частей мха. Весь молодой мох погиб из-за воздействия ультрафиолета или экстремальных температур. В то время как выводковые клетки имели более высокую выживаемость, чем молодой мох, спорофиты по-прежнему проявляли примерно в 1000 раз большую устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Споры могли выжить и прорасти даже после воздействия температуры -320 градусов по Фаренгейту в течение более одной недели, а также после проживания при температуре до 131 градуса в течение месяца.
По словам команды, структура, окружающая спору, по-видимому, служит защитным барьером. Он поглощает ультрафиолетовое излучение и физически и химически покрывает внутреннюю часть спор, предотвращая повреждение. Это покрытие, вероятно, является эволюционной адаптацией, которая позволила группе растений, к которой относится мох (мохообразным), 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 и на МКС. Оказавшись там, астронавты прикрепили образцы спорофитов к внешней стороне космической станции. Затем образцы были выставлены в открытом космосе на 283 дня. В январе 2023 года мох отправился обратно на Землю на SpaceX CRS-16 и был возвращен в лабораторию для тестирования.
“Мы ожидали практически нулевой выживаемости, но результат оказался противоположным: большинство спор было уничтожено. выжил, ” сказал Фудзита. “Мы были искренне поражены необычайной прочностью этих крошечных растительных клеток”.
Более 80 процентов спор пережили свое межгалактическое путешествие. Все оставшиеся споры, за исключением 11 процентов, смогли прорасти в лаборатории. Команда также проверила уровень хлорофилла в спорах. Уровни были в основном нормальными, за исключением 20-процентного снижения содержания хлорофилла а. Хлорофилл а особенно чувствителен к изменениям в освещенности, что может объяснить снижение его уровня. Даже при снижении содержания хлорофилла а это изменение, по-видимому, не повлияло на здоровье спор.
“Это исследование демонстрирует удивительную устойчивость жизни, зародившейся на Земле”, — сказал Фудзита.
Как долго мох сможет выжить в космосе?
Чтобы увидеть, как долго могли сохраняться споры, команда использовала данные, полученные до и после экспедиции мосса, для создания математической модели. Исходя из этой модели, споры могли сохраняться в космических условиях до 15 лет (или 5600 дней). Однако они предупреждают, что это всего лишь приблизительная оценка, основанная на одном эксперименте, и что для более реалистичных прогнозов того, как долго мох сможет выжить в космосе, необходим больший набор данных.
Команда надеется, что это эксперимент с мхами помогает продвинуть исследования о том, как внеземные почвы могут способствовать росту растений, и вдохновляет на дальнейшие исследования того, как мхи могут развивать сельскохозяйственные системы в космосе.
“В конечном счете, мы надеемся, что эта работа откроет новые горизонты в создании экосистемы во внеземных средах, таких как Луна и Марс”, — сказал Фудзита. “Я надеюсь, что наши исследования мха послужат отправной точкой”.
Другие статьи: