Споры мха выжили в открытом космосе и сохранили способность к размножению

Красновато-коричневый спорофит можно увидеть в верхней центральной части листового гаметофора. Эта капсула содержит многочисленные споры внутри. Такие зрелые спорофиты были индивидуально собраны и использованы в качестве образцов для эксперимента по воздействию космоса, проведенного на внешней платформе Международной космической станции (МКС). Автор: Томомичи Фудзита

Споры мха Physcomitrium patens продемонстрировали удивительную живучесть, проведя 9 месяцев в открытом космосе на внешней обшивке Международной космической станции. Согласно исследованию, опубликованному в журнале iScience, более 80% спор пережили это испытание и сохранили способность к прорастанию после возвращения на Землю. Это первое доказательство того, что раннее наземное растение может выдерживать длительное воздействие условий космического пространства.

«Большинство живых организмов, включая людей, не могут выжить даже кратковременно в вакууме космоса», — говорит ведущий автор исследования Томомичи Фудзита из Университета Хоккайдо. «Однако споры мха сохранили свою жизнеспособность после девяти месяцев прямого воздействия. Это яркое доказательство того, что жизнь, эволюционировавшая на Земле, обладает на клеточном уровне внутренними механизмами для перенесения условий космоса».

Исследователи сравнили три формы мха: протонемы (ювенильный мох), brood-клетки (стволовые клетки, индуцированные стрессом) и спорофиты (инкапсулированные споры). Эксперименты показали, что ультрафиолетовое излучение представляет наибольшую угрозу, а спорофиты явно превзошли другие структуры. Инкапсулированные споры показали примерно в 1000 раз большую устойчивость к УФ-излучению и сохранили способность к прорастанию даже после воздействия температур −196°C в течение более недели или 55°C в течение целого месяца.

В марте 2022 года сотни спорофитов отправились на МКС на борту космического корабля Cygnus NG-17. Образцы были размещены на внешней стороне станции, где находились в условиях открытого космоса в течение 283 дней. В январе 2023 года specimens вернулись на Землю на корабле SpaceX CRS-16 для анализа.

«Мы ожидали почти нулевой выживаемости, но результат оказался противоположным: большинство спор выжило», — говорит Фудзита. «Мы были искренне поражены необычайной прочностью этих крошечных растительных клеток».

Более 80% спор пережили полное путешествие, и все, кроме 11% из выживших, успешно проросли в лаборатории. Измерения хлорофилла показали нормальные уровни почти для всех пигментов, за исключением 20%-ного снижения хлорофилла а — светочувствительного соединения. Несмотря на это снижение, споры оставались здоровыми.

Исследователи также использовали свои данные для построения математической модели, оценивающей, как долго споры могут сохраняться в подобных условиях. Их расчеты показали потенциальный срок выживания до 5600 дней, или около 15 лет, хотя они подчеркивают, что для твердого вывода необходимо больше данных.

Исследователи надеются, что эти выводы поддержат будущие исследования о том, как внеземные почвы могут поддерживать растительную жизнь, и будут способствовать усилиям по использованию мхов в разработке сельскохозяйственных систем для внеземных сред.

«В конечном счете, мы надеемся, что эта работа откроет новый фронт для создания экосистем во внеземных средах, таких как Луна и Марс», — говорит Фудзита. «Я надеюсь, что наше исследование мха послужит отправной точкой».