Αν και μπορεί να φαίνεται ταπεινό, τα βρύα της Γης είναι χτισμένα πολύ σκληρά. Ευδοκιμεί σε ακραία περιβάλλοντα – από το τσουχτερό κρύο, με χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο αέρα των Ιμαλαΐων, μέχρι τις ξεραμένες άμμους της Κοιλάδας του Θανάτου. Ορισμένα είδη κάνουν ακόμη και το σπίτι τους μεταξύ των πεδία λάβας ενεργών ηφαιστείων. Τώρα μπορεί να προσθέσει χώρο στη λίστα με τα σπίτια του.
Τον Μάρτιο του 2022, μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Hokkaido στην Ιαπωνία έστειλε πολλές αναπαραγωγικές δομές βρύων που ονομάζονται σπορόφυτα στο διάστημα επί του Διαστημόπλοιο Cygnus NG-17. Πάνω από το 80 τοις εκατό των σπορίων επιβίωσαν για εννέα μήνες έξω από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS). Τα σπόρια επέστρεψαν ακόμη και στη Γη ικανά να αναπαραχθούν. Τα ευρήματα αναφέρονται αναλυτικά στο α μελέτη που δημοσιεύτηκε σήμερα στο περιοδικό iScience.
«Οι περισσότεροι ζωντανοί οργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, δεν μπορούν να επιβιώσουν ούτε για λίγο στο κενό του διαστήματος». Τομομίτσι Φουτζίτασυν-συγγραφέας της μελέτης και βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Hokkaido, είπε σε δήλωση. “Ωστόσο, τα σπόρια βρύου διατήρησαν τη ζωτικότητά τους μετά από εννέα μήνες άμεσης έκθεσης. Αυτό παρέχει εντυπωσιακές αποδείξεις ότι η ζωή που έχει εξελιχθεί στη Γη διαθέτει, σε κυτταρικό επίπεδο, εγγενείς μηχανισμούς για να αντέξει τις συνθήκες του διαστήματος.”
Ετοιμάζοντας τα βρύα
Για τον Fujita, η ιδέα για τα διαστημικά βρύα εμφανίστηκε ενώ μελετούσε την εξέλιξη των φυτών και ενδιαφερόταν για το πώς το φυτό αποίκισε τα πιο σκληρά περιβάλλοντα της Γης. Άρχισε να αναρωτιέται, «θα μπορούσε αυτό το μικρό αλλά εξαιρετικά εύρωστο φυτό να επιβιώσει και στο διάστημα;»
Για να δει, η ομάδα της Fujita στράφηκε στο Physcomitrium patensένα καλά μελετημένο είδος βρύου που συνήθως ονομάζεται βρύα διασποράς. Έβαλαν τα βρύα σε ένα προσομοιωμένο διαστημικό περιβάλλον με υψηλά επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας (UV), ακραίες υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και συνθήκες κενού.
Στη συνέχεια, η ομάδα εξέτασε τρεις διαφορετικές δομές από τα βρύα-νεανικά βρύα (που ονομάζονται protenemata), τα εξειδικευμένα βλαστοκύτταρα που αναδύονται κάτω από στρεσογόνες συνθήκες που ονομάζονται κύτταρα γόνουκαι τα αναπαραγωγικά σπορόφυτα που περικλείουν τα σπόρια. Η δοκιμή αυτών των τριών τους βοήθησε να προσδιορίσουν ποια δομή βρύου είχε τις καλύτερες πιθανότητες να επιβιώσει στο διάστημα.
«Περιμέναμε ότι οι συνδυασμένες πιέσεις του διαστήματος, συμπεριλαμβανομένου του κενού, της κοσμικής ακτινοβολίας, των ακραίων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας και της μικροβαρύτητας, θα προκαλούσαν πολύ μεγαλύτερη ζημιά από οποιαδήποτε μεμονωμένη πίεση», είπε ο Fujita.
Η υπεριώδης ακτινοβολία αποδείχθηκε το πιο σκληρό στοιχείο, αλλά τα σπορόφυτα ήταν τα πιο ανθεκτικά από τα τρία μέρη βρύου. Όλα τα νεαρά βρύα πέθαναν από τα επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας ή τις ακραίες θερμοκρασίες. Ενώ τα κύτταρα γόνου είχαν υψηλότερο ποσοστό επιβίωσης από τα νεαρά βρύα, τα σπορόφυτα εξακολουθούσαν να παρουσιάζουν περίπου 1.000 φορές μεγαλύτερη ανοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία. Τα σπόρια θα μπορούσαν ακόμη και να επιβιώσουν και να βλαστήσουν αφού εκτεθούν σε θερμοκρασίες -320 βαθμούς Φαρενάιτ για πάνω από μία εβδομάδα, καθώς και αφού ζήσουν σε θερμοκρασίες έως και 131 βαθμούς για ένα μήνα.
Σύμφωνα με την ομάδαη δομή που περιβάλλει το σπόρο φαίνεται να χρησιμεύει ως προστατευτικό φράγμα. Απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία και καλύπτει φυσικά και χημικά τα εσωτερικά σπόρια για την αποφυγή ζημιών. Αυτή η επίστρωση είναι πιθανώς μια εξελικτική προσαρμογή που επέτρεψε στην ομάδα των φυτών στα οποία ανήκει τα βρύα (βρυόφυτα) να περάσει από τα υδρόβια στα χερσαία φυτά πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια. Το Moss έχει επιβιώσει από πολλά γεγονότα μαζικής εξαφάνισης από τότε.
Ο Μος πηγαίνει στο διάστημα
Για να θέσει αυτό το τεράστιο εξελικτικό πλεονέκτημα σε άλλη δοκιμασία, η ομάδα έστειλε τα σπόρια πέρα από τη στρατόσφαιρα και στον ISS. Μόλις εκεί, οι αστροναύτες προσάρτησαν τα δείγματα σπορόφυτων στο εξωτερικό του διαστημικού σταθμού. Τα δείγματα ήταν τότε εκτίθεται στο διάστημα για 283 ημέρες. Τον Ιανουάριο του 2023, τα βρύα κατευθύνθηκαν πίσω στη Γη με το SpaceX CRS-16 και επιστράφηκαν στο εργαστήριο για δοκιμή.
«Περιμέναμε σχεδόν μηδενική επιβίωση, αλλά το αποτέλεσμα ήταν το αντίθετο: τα περισσότερα από τα σπόρια επέζησαν», είπε ο Fujita. «Είμαστε πραγματικά έκπληκτοι από την εξαιρετική ανθεκτικότητα αυτών των μικροσκοπικών φυτικών κυττάρων».
Υπερ 80 τοις εκατό των σπορίων επέζησαν του διαγαλαξιακού τους ταξιδιού. Όλα εκτός από το 11 τοις εκατό των υπολοίπων σπορίων μπόρεσαν να βλαστήσουν στο εργαστήριο. Η ομάδα εξέτασε επίσης τα επίπεδα χλωροφύλλης των σπορίων. Τα επίπεδα ήταν ως επί το πλείστον φυσιολογικά εκτός από μια μείωση 20 τοις εκατό στη χλωροφύλλη α. Χλωροφύλλη α είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο στις αλλαγές στο οπτικό φως, γεγονός που θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί αυτά τα επίπεδα έπεσαν. Ακόμη και με τη μειωμένη χλωροφύλλη α, αυτή η αλλαγή δεν φάνηκε να επηρεάζει την υγεία των σπορίων.
«Αυτή η μελέτη καταδεικνύει την εκπληκτική ανθεκτικότητα της ζωής που προήλθε από τη Γη», είπε ο Fujita.
Πόσο καιρό θα μπορούσαν να επιβιώσουν τα βρύα στο διάστημα;
Για να δει πόσο περισσότερο θα μπορούσαν να επιβιώσουν τα σπόρια, η ομάδα χρησιμοποίησε τα δεδομένα πριν και μετά την αποστολή των βρύων για να δημιουργήσει ένα μαθηματικό μοντέλο. Με βάση αυτό το μοντέλο, τα σπόρια θα μπορούσαν να έχουν επιβιώσει έως και 15 χρόνια (ή 5.600 ημέρες) υπό διαστημικές συνθήκες. Ωστόσο, προειδοποιούν ότι αυτή είναι απλώς μια πρόχειρη εκτίμηση που βασίζεται σε ένα πείραμα και ότι ένα μεγαλύτερο σύνολο δεδομένων είναι απαραίτητο για πιο ρεαλιστικές προβλέψεις για το πόσο καιρό τα βρύα θα μπορούσαν να επιβιώσουν στο διάστημα.
Η ομάδα ελπίζει ότι αυτό το πείραμα με βρύα θα βοηθήσει στην προώθηση της έρευνας για το πώς τα εξωγήινα εδάφη μπορούν να φυτέψουν και θα εμπνεύσει περισσότερη εξερεύνηση για το πώς τα βρύα θα μπορούσαν να αναπτύξουν γεωργικά συστήματα στο διάστημα.
«Τελικά, ελπίζουμε ότι αυτή η εργασία ανοίγει ένα νέο σύνορο για την κατασκευή οικοσυστημάτων σε εξωγήινα περιβάλλοντα όπως η Σελήνη και ο Άρης», δήλωσε ο Fujita. «Ελπίζω ότι η έρευνά μας για τα βρύα θα χρησιμεύσει ως αφετηρία».
Οδηγός δώρων διακοπών 2025
VIA: popsci.com
