Японские ученые обнаружили, что повышенная гравитация ускоряет фотосинтез у мхов

Изображения мха Physcomitrium patens и схема шести ключевых признаков, влияющих на фотосинтез. Автор: Sci. Adv.(2025). DOI: 10.1126/sciadv.ado8664

В отличие от людей, которые плохо переносят повышенную гравитацию, крошечные мхи, как выяснилось, прекрасно адаптируются к таким условиям и даже демонстрируют ускоренный фотосинтез.

Японские исследователи обнаружили, что мох Physcomitrium patens увеличивает фотосинтез в условиях гипергравитации (в 6 и 10 раз выше земной) благодаря улучшенной диффузии углекислого газа (CO₂) из атмосферы в хлоропласты листьев.

Растения адаптируются к повышенной гравитации, увеличивая размер хлоропластов и количество побегов. Учёные впервые идентифицировали генный фактор, ответственный за эту реакцию, и назвали его ISSUNBOSHI1 (IBSH1) — в честь крошечного воина из японской сказки.

Модель мха Physcomitrium patens демонстрирует усиленный фотосинтез при повышенной гравитации. Автор: Pirex at English Wikipedia, Public Domain

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, раскрывает ключевой генетический механизм, который помог растениям адаптироваться к жизни на суше около 500 миллионов лет назад.

Учёные выращивали мох в течение восьми недель при различных уровнях гравитации (1g, 3g, 6g и 10g) с помощью центрифуги со встроенной LED-подсветкой. Результаты показали, что при 6g и 10g фотосинтез ускоряется из-за увеличения количества побегов и размеров хлоропластов.

Фенотипы растений с повышенной и подавленной экспрессией гена IBSH1. Автор: Sci. Adv.(2025). DOI: 10.1126/sciadv.ado8664

Этот эффект связан с активацией транскрипционных факторов AP2/ERF, особенно гена IBSH1. Эксперименты подтвердили его роль: искусственное увеличение экспрессии IBSH1 имитировало эффект гипергравитации, а подавление гена блокировало адаптацию.

Исследователи предполагают, что подобные генетические механизмы могли сыграть ключевую роль в эволюции наземных растений. Эти открытия могут помочь в разработке методов сельского хозяйства в условиях космоса, где гравитация сильно отличается от земной.

Интересный факт: Мох Physcomitrium patens — один из немногих организмов, способных выживать в экстремальных условиях, включая высокие уровни радиации и засуху. Его изучение помогает понять, как растения колонизировали сушу.