Мхи успешно перенесли девятимесячное пребывание в космосе

Новости МирТесен

На внешней поверхности Международной космической станции, подвергавшейся воздействию разрушительного ультрафиолета и космической радиации, биологический образец – микроскопические споры мха – находились в состоянии покоя почти год. Специалисты не возлагали надежды на их реактивацию. Однако, по возвращении на Землю, они активировались.

Мхи — одни из древнейших 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 способ выживания основан на спорах. Эти крошечные образования, напоминающие семена, с лёгкостью распространяются воздушными потоками и обладают высокой продолжительностью жизнеспособности. Споры способны переходить в состояние анабиоза, позволяющее им переносить неблагоприятные факторы окружающей среды и впоследствии давать начало новому организму.

Значительное время ученые посвящают изучению границ выживания живых организмов на Земле. В ходе лабораторных исследований специалисты регулярно создают условия, имитирующие среду Марса, Луны или космического вакуума, чтобы оценить способность бактерий, лишайников или растений к выживанию. Тем не менее, имитация и реальное космическое пространство – это принципиально разные вещи.

Ранее не проводилось исследований, оценивающих воздействие реального, а не смоделированного, космического пространства на споры растений, относящихся к бриофитам, включая мхи. Полученные результаты 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 небольшие аппараты должны были находиться в открытом космосе на протяжении 283 дня. В пути им предстояло преодолеть широкий круг потенциально опасных факторов: полный вакуум, значительные колебания температур — от сильного холода до сильной жары, — отсутствие гравитации, воздействие ультрафиолета и космическое излучение.

После завершения эксперимента астронавты перевезли контейнер со спорами на Землю на борту капсулы SpaceX. Сразу же ученые начали их исследование. Контрольная группа спор, хранившаяся в земной лаборатории, показала всхожесть в 97 процентов. Аналогичный результат продемонстрировали споры, побывавшие в космосе на борту МКС, но защищенные от ультрафиолетового излучения.

Команда молекулярных биологов во главе с 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 полагают, что ключ к выживанию спор заключается в их структуре. Многослойная, надежная оболочка споры защищает ее внутреннюю часть (зародышевый протопласт) и действует как барьер, предохраняющий от воздействия космических факторов. Фудзита использовал образ миниатюрных космических кораблей, чтобы наглядно представить споры. Вероятно, эта защитная структура возникла у древних мхов как приспособление к неблагоприятному климату ранней Земли, когда жизнь только начинала осваивать сушу.

Новые данные позволили команде биологов сделать смелое заключение. Поскольку споры пережили девять месяцев в открытом космосе, вероятно, некоторые из них смогут там существовать и в течение пятнадцати лет. Это открытие имеет большое значение для астробиологии, поскольку демонстрирует потенциальную устойчивость жизни в космической среде. Безусловно, это не является доказательством существования внеземной жизни, однако значительно подкрепляет предположение о способности жизни сохраняться в самых неблагоприятных 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.