Przetrwały 9 miesięcy w kosmicznej pustce. Wyniki szokują
Mchy rozwijają się w najbardziej ekstremalnych środowiskach na Ziemi, od szczytów Himalajów po piaski Doliny Śmierci, od antarktycznej tundry po zbocza aktywnych wulkanów. Zaciekawieni odpornością mchów naukowcy wysłali sporofity mchów, struktury rozrodcze, które otaczają zarodniki, w najbardziej ekstremalne jak dotąd środowisko: kosmos.
Życie jest znacznie silniejsze i odporniejsze niż się spodziewaliśmy. Wprawdzie my ludzie i wszystkie większe zwierzęta i rośliny nie mamy szans w kontakcie z zimną kosmiczną pustką i nie przetrwamy w niej nawet kilku chwil, jednak zawsze jest jakieś "ale".
Dowodzą tego wyniki badań opublikowane w czasopiśmie iScience, które pokazują, że ponad 80 proc. zarodników mchu przetrwało dziewięć miesięcy poza Międzynarodową Stacją Kosmiczną (ISS) i powróciło na Ziemię w stanie zdolnym do reprodukcji. Tak, dziewięć miesięcy próżni, promieniowania, ekstremalnie niskich temperatur, a po wszystkim mech wyrasta jak gdyby nigdy nic.
Jest to pierwszy w historii dowód na to, że roślina jest w stanie przetrwać długotrwałe wystawienie na działanie czynników panujących w kosmosie.
Jak długo zarodniki mogłyby przetrwać w kosmosie?
Spodziewaliśmy się praktycznie zerowego wskaźnika przeżywalności, ale rezultat był odwrotny: większość zarodników przetrwała. Byliśmy autentycznie zdumieni niezwykłą trwałością tych maleńkich komórek roślinnych. Stanowi to uderzający dowód na to, że życie, które wyewoluowało na Ziemi, posiada na poziomie komórkowym wewnętrzne mechanizmy pozwalające mu przetrwać w warunkach kosmicznych – mówi główny autor Tomomichi Fujita z Uniwersytetu Hokkaido.
Badania dowodzą, że kosmiczną podróż przetrwało ponad 80 proc. zarodników, a wszystkie, które przetrwały były w stanie wykiełkować w laboratorium. Zespół zbadał również poziom chlorofilu w zarodnikach i stwierdził, że wszystkie typy miały prawidłowy poziom.
Zaciekawiony, jak długo zarodniki mogłyby przetrwać w kosmosie, zespół Fujity wykorzystał dane zebrane przed i po wyprawie do stworzenia modelu matematycznego. Przewidział, że zarodniki w osłonkach mogły przetrwać w warunkach kosmicznych nawet 5600 dni, czyli około 15 lat.
Podkreśla jednak, że ta liczba to jedynie przybliżony szacunek i że do bardziej realistycznych prognoz dotyczących tego, jak długo mech mógłby przetrwać w kosmosie, potrzebny jest większy zbiór danych.
Więcej na Spider's Web:
Mała, ale niezwykle wytrzymała roślina
Koncepcja kosmicznego testu mchu narodziła się w głowie Fujity podczas badań nad ewolucją i rozwojem roślin. Był pod wrażeniem zdolności mchu do kolonizowania nawet najtrudniejszych środowisk na Ziemi.
Zacząłem się zastanawiać: czy ta mała, ale niezwykle wytrzymała roślina mogłaby przetrwać również w kosmosie? - powiedział.
Aby się tego dowiedzieć, zespół Fujity poddał mech z gatunku Physcomitrium patens działaniu symulowanego środowiska kosmicznego, obejmującego wysoki poziom promieniowania ultrafioletowego, ekstremalnie wysokie i niskie temperatury oraz warunki próżni.
Przetestowali trzy różne struktury mchu w tym sporofity, czyli otoczone torebką zarodniki, aby dowiedzieć się, które z nich mają największe szanse na przetrwanie w kosmosie.
Przewidywaliśmy, że połączone oddziaływania przestrzeni kosmicznej, w tym próżni, promieniowania kosmicznego, ekstremalnych wahań temperatur i mikrograwitacji, spowodują o wiele większe szkody niż jakiekolwiek pojedyncze oddziaływanie – mówi Fujita.
Naukowcy odkryli, że promieniowanie UV było najtrudniejszym do przetrwania czynnikiem, a sporofity były zdecydowanie najbardziej odporne spośród wszystkich części mchu. Zarodniki były również w stanie przetrwać i kiełkować po ponad tygodniu ekspozycji na temperaturę −196 stopni C, a także po miesiącu w temperaturze 55 stopni C.
283 dni w kosmicznej pustce
Zespół zasugerował, że struktura otaczająca zarodnik pełni funkcję bariery ochronnej, pochłaniając promieniowanie UV i osłaniając wewnętrzny zarodnik zarówno fizycznie, jak i chemicznie, zapobiegając uszkodzeniom.
Naukowcy zauważają, że jest to prawdopodobnie adaptacja ewolucyjna, która umożliwiła mchom przejście z roślin wodnych do lądowych 500 mln lat temu i przetrwanie kilku masowych wymierań od tego czasu.
Aby sprawdzić, czy taka adaptacja pozwoli sporofitom przystosować się do rzeczywistych warunków panujących w kosmosie, zespół wysłał zarodniki poza stratosferę.
W marcu 2022 r. naukowcy wysłali setki sporofitów na ISS na pokładzie statku kosmicznego Cygnus NG-17. Po dotarciu na miejsce astronauci przymocowali próbki sporofitów do zewnętrznej części ISS, gdzie były one wystawione na działanie przestrzeni kosmicznej przez łącznie 283 dni. Następnie mech powrócił na Ziemię na pokładzie statku kosmicznego SpaceX CRS-16 w styczniu 2023 r. i został przetransportowany do laboratorium w celu przeprowadzenia badań.
Naukowcy mają nadzieję, że ich praca pomoże w rozwoju badań nad potencjałem gleb pozaziemskich w ułatwianiu wzrostu roślin i zainspiruje do eksploracji możliwości wykorzystania mchów w rozwijaniu systemów rolniczych w kosmosie.
