На внешней поверхности Международной космической станции, подвергавшейся воздействию интенсивного ультрафиолетового излучения и космической радиации, биологический образец – микроскопические споры мха – находился в состоянии покоя почти год. Специалисты не предполагали, что удастся их активизировать. Однако, после возвращения на Землю, споры проявили признаки жизни.
Мхи — одни из самых древних растений, произрастающих на суше, и принадлежат к определенной группе бриофитов (Bryophyta). Их корни уходят к первым растениям, освоивших сушу примерно 450-500 миллионов лет назад . Мхи обычно первыми заселяют незащищенные участки (такие как камни, песок, а также холодные и сухие места), поскольку их развитие слабо связано с почвой, и они способны выдерживать значительные колебания температуры и влажности.
Их выживание обеспечивается спорами. Эти микроскопические образования, напоминающие семена, с лёгкостью распространяются воздушными потоками и обладают высокой устойчивостью к внешним воздействиям. Споры способны переходить в состояние покоя, позволяющее им переносить неблагоприятные факторы, после чего они прорастают, формируя новое растение.
Долгое время ученые исследуют границы выживаемости живых организмов на Земле. В ходе лабораторных исследований исследователи регулярно воспроизводили условия, характерные для Марса, Луны или космического вакуума, чтобы определить, смогут ли в них существовать бактерии, лишайники или растения. Тем не менее, создание модели – это одно, а столкновение с реальными условиями космического пространства – совершенно иное явление.
Ранее не проводилось исследований, оценивающих воздействие подлинного, а не смоделированного, космического пространства на споры растений, относящихся к бриофитам, включая мхи. Полученные данные способны существенно пересмотреть научные взгляды на жизнеспособность живых организмов и их потенциальную возможность распространения в космосе.
В марте 2022 года экипаж МКС провел необычный эксперимент. Астронавты закрепили на внешней стороне станции специальные контейнеры с 20 тысячами спор мха вида Physcomitrium patens. Эти маленькие исследователи должны были находиться в открытом космосе на протяжении 283 дня. Их ждал широкий перечень смертельных угроз: полный вакуум, значительные колебания температур — от сильного холода до невыносимой жары, — микрогравитация, ультрафиолетовое излучение и космическая радиация.
После завершения эксперимента астронавты передали контейнер со спорами на Землю, воспользовавшись кораблем компании SpaceX. Немедленно началось их исследование. Споры контрольной группы, хранившиеся в земной лаборатории, проросли с эффективностью 97 процентов. Аналогичный результат показали споры, побывавшие в космосе на борту МКС, но защищенные от ультрафиолетового излучения.
Команда молекулярных биологов, возглавляемая Томомичи Фудзитой ( Tomomichi Fujita) исследователи из Университета Хоккайдо в Японии проанализировали доставленные образцы, подвергшиеся воздействию космической радиации, и установили, что более 80 процентов спор не только выжили, но и сохранили способность к росту, образовав полноценные и здоровые растения.
Этот результат выглядит особенно значимым, если учитывать данные предыдущих работ, где было установлено, что другие компоненты мха обладают меньшей устойчивостью. Ранее исследователи оценивали способность нитей мха противостоять различным неблагоприятным факторам в лабораторных условиях. Проведенные испытания продемонстрировали, что вегетативные части мха погибают под воздействием ультрафиолетового излучения, замораживания, высокой концентрации соли и дефицита влаги в течение нескольких дней или недель. Однако споры сохранили жизнеспособность, что подтверждает их выдающуюся устойчивость.
Ученые считают, что устойчивость спор связана с их структурой. Многослойная и надежная оболочка споры защищает ее внутреннюю часть (зародышевый протопласт) и действует как барьер, предохраняющий от внешних воздействий, в том числе космических. Фудзита провел аналогию между спорами и крошечными космическими аппаратами. Эта защитная структура, скорее всего, возникла у древних мхов как приспособление к неблагоприятным условиям климата на ранней Земле, когда жизнь только начинала осваивать наземную среду.
Новые данные позволили команде биологов сделать смелое заключение: если споры пережили девять месяцев в открытом космосе, то некоторые из них, вероятно, смогут там существовать и в течение 15 лет. Это открытие имеет большое значение для астробиологии, поскольку демонстрирует потенциальную устойчивость жизни в космической среде. Разумеется, это не является доказательством существования внеземной жизни, однако оно существенно подкрепляет предположение о способности жизни сохраняться в самых суровых условиях.
Тем не менее, некоторые эксперты предостерегли от поспешных выводов. Австралийский биолог Дэвид Элдридж ( David Eldridge) из Университета Нового Южного Уэльса, расположенного в Сиднее считает, основная трудность заключается не в том, чтобы добиться прорастания спор мха после их возвращения на Землю, а в их способности к росту и размножению в условиях космоса, например, на Международной космической станции.
Элдридж полагает, что успешное прорастание спор в лабораторных условиях на Земле подтверждает их жизнеспособность, однако не дает ответа на ключевой вопрос – способна ли жизнь полноценно существовать за пределами Земли. Для подтверждения гипотезы необходимо установить, смогут ли споры выйти из состояния анабиоза, начать развитие и воспроизвестись под воздействием факторов, характерных для космического пространства, в том числе в условиях микрогравитации. Эта задача пока не решена.
Научная работа опубликована в журнале iScience.