В нескольких словах
Согласно недавнему исследованию, мох Physcomitrium patens пережил девять месяцев на внешней обшивке Международной космической станции, где подвергался воздействию вакуума, радиации и экстремальных температур, при этом более 80% его спор проросли после возвращения на Землю. Это достижение демонстрирует невероятную устойчивость примитивных растений и открывает новые горизонты для исследований в области астробиологии и экологии.
Маленькое примитивное растение отправило убедительное послание из космоса: в таких условиях жизнь нашей планеты может быть гораздо более устойчивой, чем мы предполагали. Речь идет о Physcomitrium patens, которому удалось выжить в течение девяти месяцев на внешней стороне Международной космической станции (МКС), аппарата, который вращается вокруг Земли на высоте около 400 км. Открытие впервые доказывает, что примитивное земное растение может противостоять длительному воздействию космических элементов.
Это исследование возглавил японский биолог Томомичи Фудзита из Университета Хоккайдо (Япония). По словам Фудзиты, когда он начал изучать устойчивость этих мхов, он не представлял, что один из его вопросов приведет его за пределы земной атмосферы: смогут ли эти крошечные растения выжить в космосе?
Ученые были поражены результатом: более 80% спор выдержали вакуум, ультрафиолетовое излучение, экстремальные перепады температур и микрогравитацию, а затем проросли в лаборатории после возвращения на Землю.
Предыдущие испытания
Фудзита объясняет, что идея родилась из серии предварительных тестов. В лаборатории его команда сравнила толерантность трех типов тканей Physcomitrium patens, которые были подвергнуты имитированной космической среде: протонемы (ювенильные структуры), «выводковые клетки» (устойчивые клетки, образующиеся при стрессе) и спорофиты, содержащие споры. «Предыдущая литература уже предполагала, что спорофит был самой устойчивой тканью», — подробно описывает этот эксперт.
В ходе этих тестов было индивидуально проанализировано воздействие замораживания, тепла и вакуума. Все они продемонстрировали толерантность, но это не подтвердило до конца устойчивость бриофита к одновременному воздействию экстремальных факторов, как это происходит в космосе. «Хотя каждый стресс был преодолен по отдельности, одновременное сочетание могло снизить выживаемость почти до нуля», — отмечает исследователь. Одна-единственная слабость могла бы вызвать внезапное и потенциально смертельное повреждение, что невозможно предсказать только на основе этих испытаний.
Чтобы проверить свои выводы, в марте 2022 года Фудзита и его команда отправили сотни спорофитов (фаза растения, производящая споры, из которых родится следующее поколение). Они путешествовали на борту космического корабля Cygnus NG-17. По прибытии на место назначения астронавты прикрепили образцы к внешней стороне станции.
Откровение
Образцы оставались в космосе в течение 283 дней (чуть более девяти месяцев) и вернулись на Землю на борту миссии SpaceX CRS-16 в январе 2023 года. По возвращении они были доставлены в лабораторию для анализа.
Более 80% спор пережили свое межгалактическое путешествие и сумели прорасти в лаборатории. То, что ожидалось как ограниченное подтверждение, превратилось в демонстрацию биологической устойчивости, на которую способен один из древнейших и мельчайших земных организмов. «Они могут выжить даже в суровых условиях», — подчеркивает Фудзита.
Одним из дополнительных открытий исследования стало разложение хлорофилла а под воздействием определенных типов видимого света. Хотя это не повлияло на устойчивость спор, защищенных внутри спорангия, Фудзита считает это новым открытием, которое все еще требует дальнейших исследований для понимания его последствий в экосистемах за пределами Земли.
Примитивное присутствие
Для биолога результаты связаны с эволюцией первых наземных растений. Около 500 миллионов лет назад, когда не существовало современной атмосферы, мхи были пионерами в колонизации суши.
Они способны обосновываться в местах без почвы, таких как недавно образовавшиеся вулканические острова. И, умирая, их остатки, разлагаемые бактериями, образуют первую почву, которая позволяет другим растениям и животным приходить позже. Фудзита объясняет: «Мох может сам образовывать почву, а затем позволяет другим животным и растениям расти».
И добавляет: «Мертвая материя мхов может быть использована для увеличения зеленой площади». Эта способность создавать землю там, где ее нет, является, по мнению исследователя, ключевым намеком на роль, которую они могли бы играть в других мирах.
Биологические системы в космосе
По словам этого эксперта, существует вероятность того, что мхи способны изменять температуру, топографию и экологию другой планеты, чтобы сделать ее пригодной для земной жизни или поддерживать биологические системы. Хотя он считает, что такая возможность реальна, она все еще находится на начальной стадии.
Он подчеркивает, что изучение того, как мхи выживают в экстремальных условиях, служит не только для создания представлений об внеземных экосистемах. Это также может научить нас справляться с изменениями на Земле.
Бриолог Хесус Муньос из Высшего совета по научным исследованиям (CSIC) в Испании встретил новость о космическом эксперименте со смесью научного интереса и скептицизма по поводу выводов, сопровождающих работу. Для него устойчивость спор мха — это явление, известное десятилетиями, и он напоминает, что еще в 70-х годах испанский исследователь Гонсало Ньето Фелинер проводил аналогичные эксперименты, помещая споры в ящики, прикрепленные к крыльям самолетов, чтобы изучить их поведение во время коммерческих рейсов. «Это была земная атмосфера, но уже тогда было известно, что споры могут выдерживать экстремальные условия», — отмечает он.
Муньос объясняет, что существуют исследовательские группы, которые годами изучают, как растения, особенно высокогорные, развивают соединения, способные защищать их от ультрафиолетового излучения. Он также нагадывает, что высокая устойчивость спор давно задокументирована: их естественное высыхание и чрезвычайно твердые химические оболочки изолируют их от внешней среды таким образом, что немногие растительные структуры могут с этим сравниться.
Но его основная критика сосредоточена на идее колонизации Марса или Луны. «Мне кажется, это способ избежать проблем», — комментирует он. «Мы разрушаем эту планету. Нет смысла думать о решениях, которые не являются решениями. Никто не будет жить на Марсе в ближайшем будущем, ни на Луне. Это почти оправдание для продолжения безграничной эксплуатации Земли, как будто мы можем ее заменить».
Создание почвы на Земле
Фудзита и его команда не чужды этой реальности. Изменение климата приводит к более длительным засухам, а некоторые регионы засоляются. Понимание того, как мхи реагируют на сильные стрессы, утверждает японский биолог, может помочь нам разработать стратегии для сельского хозяйства или экологического восстановления на нашей собственной планете.
По его словам, мы могли бы получить подсказки для улучшения нашей почвы, «чтобы создать больше земли на Земле». Он уточняет: «Если бы нам удалось вырастить мхи в космосе, это могло бы способствовать образованию почвы и на Земле, увеличению зеленых зон, проведению фотосинтеза и производству кислорода».
Следующий шаг, по его словам, состоит в изучении других, еще более устойчивых видов мхов, а также мутантных версий Physcomitrium patens, которые позволят расшифровать, какие генетические сети обеспечивают эту необычайную толерантность. Среди кандидатов он упоминает Syntrichia ruralis, Bryum argenteum и другие виды, известные своей способностью выживать в экстремальных условиях.
