Мхи — одни из древнейших наземных растений, которые относятся к группе бриофитов (Bryophyta). Их предки были среди первых растений, освоивших сушу примерно 450-500 миллионов лет назад. Мхи часто первыми колонизируют голые поверхности (камни, песок, холодные и сухие участки), потому что мало зависят от почвы и могут выдерживать большие перепады температуры и влаги.
Их секрет выживания — споры. Эти очень мелкие «семеноподобные» структуры легко разносятся ветром и долго сохраняют жизнеспособность. Споры могут находиться в состоянии анабиоза, пережидая неблагоприятные условия, а затем дать начало новому растению.
Ученые давно изучают пределы выносливости земной жизни. Во время лабораторных экспериментов исследователи неоднократно моделировали условия Марса, Луны или космический вакуум, проверяя, смогут ли там выжить бактерии, лишайники либо растения. Однако симуляция — это одно, а реальное космическое пространство — совсем другое.
До сих пор никто не проверял, как настоящий, не смоделированный, космос влияет на споры растений из группы бриофитов, к которой относятся мхи. Ответ на этот вопрос может кардинально изменить представления научного мира о жизнеспособности организмов и об их возможном распространении во Вселенной.
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. Этим крошечным путешественникам предстояло провести в открытом космосе 283 дня. Они столкнулись со всем спектром смертельных опасностей: абсолютный вакуум, резкие перепады температур — от экстремального холода до палящего зноя, — микрогравитация, ультрафиолетовое излучение и космическая радиация.
По завершении эксперимента астронавты доставили контейнер со спорами на Землю на борту капсулы компании SpaceX. Ученые сразу приступили к их изучению. Контрольная группа спор, которая все это время находилась в безопасности земной лаборатории, проросла с эффективностью 97 процентов. Такой же высокий показатель продемонстрировали споры, которые побывали в космосе на борту МКС, но были защищены от ультрафиолета.
Команда молекулярных биологов под руководством Томомичи Фудзиты (Tomomichi Fujita) из Университета Хоккайдо в Японии исследовала доставленные образцы, принявшие на себя всю мощь космической стихии, и выяснила, что более 80 процентов этих спор не просто выжили, а сохранили жизнеспособность и проросли в абсолютно нормальные, здоровые растения.
Этот успех стал особенно впечатляющим на фоне предыдущих исследований, авторы которых показали, что другие части мха не столь выносливы. Ученые уже проверяли устойчивость нитей мха к различным стрессам в лабораторных условиях. Тесты показали, что вегетативные формы мха погибают от ультрафиолета, заморозки, высокой солености и обезвоживания за несколько дней или недель. Но споры выстояли, что доказывает их исключительную стойкость.
Секрет выживания спор, по мнению ученых, кроется в строении. Многослойная прочная оболочка споры окружает ее внутреннее содержимое (зародышевый протопласт) и работает как пассивный щит против космических угроз. Фудзита образно сравнил споры с миниатюрными космическими кораблями. Эта защитная система, вероятно, сформировалась у древних мхов как адаптация к суровому климату ранней Земли, когда жизнь только начала завоевывать сушу.
На основе новых данных команда биологов сделала смелый вывод. Если споры смогли выжить после девяти месяцев в открытом космосе, то некоторые из них, наверняка, способны прожить там и 15 лет. Это открытие имеет огромное значение для астробиологии, потому что показывает, что жизнь в принципе может быть очень устойчивой в космическом пространстве. Конечно, это не доказывает существование внеземной жизни, но сильно укрепляет гипотезу о том, что жизнь способна сохраняться в самых экстремальных условиях.
Тем не менее, некоторые эксперты призвали к осторожности в оценках. Австралийский биолог Дэвид Элдридж (David Eldridge) из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее считает, что ключевым испытанием будет не сам факт прорастания спор мха после возвращения на Землю, а их способность к прорастанию и размножению непосредственно в условиях космоса, например, на той же МКС.
По мнению Элдриджа, успешное прорастание спор в земной лаборатории доказывает их живучесть, но не отвечает на главный вопрос — сможет ли жизнь полноценно функционировать за пределами нашей планеты. Критически важным шаг — проверить, могут ли споры пробудиться от состояния анабиоза, начать рост и дать потомство под воздействием всех факторов космического пространства, включая микрогравитацию. Эту работу еще предстоит выполнить.
Научная работа опубликована в журнале iScience.