Учёные давно понимают: если человечество собирается надолго задержаться на Луне, Марсе или других планетах, без выращивания растений в космосе не обойтись. Но какие живые организмы способны выдержать экстремальные условия вакуума, радиации и резких температур? На этот вопрос попытались ответить исследователи из Университета Хоккайдо, проведя необычный эксперимент с мхами.
Космическая выносливость мхов
Мхи — одни из самых неприхотливых растений на Земле. Они встречаются на вершинах гор, в пустынях, в Арктике и даже на молодых вулканических полях. Это удивительное умение выживать в самых суровых условиях подсказало японским учёным идею проверить: смогут ли мхи пережить прямое воздействие космоса.
Для эксперимента они отправили на внешнюю поверхность МКС спорангии — структуры, содержащие споры. Там миниатюрные «контейнеры жизни» провели 283 дня, подвергаясь вакууму, перепадам температур и ультрафиолетовому излучению.
Результат оказался ошеломляющим: более 80% спор благополучно пережили почти девятимесячное путешествие и сохранили способность прорастать. Это первый случай, когда наземное растение продемонстрировало столь долгую выживаемость в космической среде.
Механизмы устойчивости
Чтобы понять механизмы стойкости, команда предварительно провела серию лабораторных тестов, имитирующих условия космоса: от экстремальных температур и вакуума до интенсивного ультрафиолета. Учёные сравнивали три структуры мха Physcomitrium patens:
- протонему — «ювенильную» форму растения;
- клетки возобновления — стресс-индуцированные стволовые клетки;
- спорангии — капсулы со спорами.
Оказалось, что УФ-излучение — главный враг мха. Однако именно спорангии выдерживали его лучше всего: их устойчивость была в тысячу раз выше, чем у клеток возобновления. Помимо этого, споры сохраняли жизнеспособность даже после недели при температуре −196 °C и месяца при температуре +55 °C.
Такую стойкость исследователи связывают с особенностями защитной оболочки спор, которая поглощает опасное излучение и защищает клеточные структуры. Возможно, именно эта эволюционная «броня» позволила мхам выйти на сушу 500 миллионов лет назад и пережить массовые вымирания.
Будущее освоения космоса
Когда образцы, вернувшиеся на Землю, проанализировали, учёные заметили лишь 20-процентное снижение содержания чувствительного хлорофилла a — при том что общее состояние спор оставалось хорошим.
На основе данных исследователи построили математическую модель и предположили: в теории такие споры могут сохраняться в космосе до 15 лет. Оценка пока приблизительная, но сама идея впечатляет — в руках учёных может оказаться живой организм, способный пережить годы в вакууме.
В перспективе такие свойства могут помочь создать устойчивые системы выращивания растений на космических станциях и будущих поселениях на Луне и Марсе. Мхи могут стать частью автономных экосистем, обеспечивая кислород, переработку отходов и зелёную биомассу.
Исследование опубликовано в журнале iScience.
