Eksperyment na Międzynarodwej Stacji Kosmicznej obala kolejne przekonania o granicach życia. Co może przeżyć w kosmosie?

Trzy lata temu astronauci pracujący na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) umieścili na jej zewnętrznej części zasobnik z 20 tysiącami zarodników mchu. Zarodniki przebywały w ekstremalnie trudnym środowisku przez równo 283 dni, po czym zostały zebrane i wysłane na Ziemię. A tam, jakby kosmiczny spacer nigdy nie miał miejsca, wykiełkowały i rozwinęły się. Tym samym dołączyły do wydłużającego się szeregu materiałów biologicznych potrafiących przetrwać w kosmosie.

Filmy science-fiction od lat przekonują nas, że życie powinno wyewoluować nie tylko na planetach lub księżycach, lecz również w przestrzeni międzyplanetarnej i międzygwiezdnej. Jak na razie nie odnaleźliśmy kosmicznych ameb czy wielorybów, nie wiemy też nic o kosmicznej sieci grzybni, po której nawigują galaktyczne niesporczaki, za to regularnie okazuje się, że kolejny organizm ekstremofilny może przetrwać próżnię i wahania temperatury od -100 do +100 stopni Celsjusza.

Niezłomni kolonizatorzy

Jednym z takich organizmów okazały się zarodniki mchu Physcomitrella patens, czyli czareczki otwartej. Ten gatunek mchu wykorzystywany jest często jako tzw. organizm modelowy w badaniach naukowych, szczególnie w biologii komórki i genetyce.

– Mchy są jednymi z najwcześniejszych roślin lądowych i są dobrze znane z kolonizowania najtrudniejszych środowisk na Ziemi – Antarktydy, pól wulkanicznych i pustyń – powiedział Tomomichi Fujita z Uniwersytetu Hokkaido w Japonii, członek zespołu prowadzącego eksperyment.

Właśnie dlatego badacze chcieli sprawdzić, czy zarodniki mchu mogą przetrwać również ekspozycję na przestrzeń kosmiczną – jedno z najbardziej ekstremalnych środowisk, jakie można sobie wyobrazić.

Biologiczna kapsuła czasu

4 lipca 2022 roku zarodniki Physcomitrella patens zostały umieszczone po zewnętrznej stronie ISS. Na Ziemi pozostała grupa kontrolna charakteryzująca się wysokim, aż 97-procentowym wskaźnikiem kiełkowania. Co ciekawe identyczny wynik uzyskała grupa zarodników wystawionych na działanie przestrzeni kosmicznej, ale osłoniętych przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. To już był ważny wynik, jednak nikt nie przewidywał, że z 20 tysięcy zarodników wystawionych na próżnię i nie chronionych przed promieniowaniem kosmicznym, przetrwa aż 80 procent z nich!

Poradziły sobie nie tylko z próżnią, ale też ze skrajnymi temperaturami, mikrograwiatacją i promieniowaniem UV. Bazując na tych wynikach zespół przewiduje, że część zarodników mogłaby pozostawać żywotna w przestrzeni kosmicznej nawet przez 15 lat.

– Otwieranie próbek było jak odpieczętowywanie biologicznej kapsuły czasu: życia, które przetrwało próżnię kosmosu i wróciło w pełni funkcjonalne – mówi Fujita.

Naukowiec dodaje, że za tę wyjątkową odporność mogą odpowiadać wielowarstwowe ściany zarodników, które otaczają tkanki rozrodcze i zapewniają „pasywną osłonę przed stresem kosmicznym”.

Ewolucja i statki kosmiczne

– To tak, jakby zarodniki znajdowały się w swoich własnych statkach kosmicznych. Ta cecha mogła wykształcić się ewolucyjnie po to, by poradzić sobie z trudnymi warunkami panującymi na lądzie, gdy życie setki milionów lat temu po raz pierwszy wyszło z oceanów – mówi Fujita i dodaje, że zarodniki są w istocie kompaktowymi kapsułami życia – uśpionymi, ale gotowymi do ponownej aktywacji, gdy warunki staną się sprzyjające.

– Zupełnie, jakby ewolucja wyposażyła je w miniaturowe kapsuły przetrwania, stworzone do rozprzestrzeniania się w przestrzeni i czasie – podsumowuje naukowiec.

Natomiast David Eldridge z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Sydney uważa, że prawdziwym testem nie jest to, czy zarodniki wykiełkują po powrocie na Ziemię, ale czy będą w stanie kiełkować również w przestrzeni kosmicznej. – Kluczowe będzie sprawdzenie tempa wzrostu tych taksonów w kosmosie i tego, czy są w stanie się tam rozmnażać – powiedział australijski badacz.

Kosmiczne ekstremofile

Zarodniki mchów wpisały się na wydłużającą się listę organizmów, jakie przetrwały próżnię. Do tej pory przeprowadzono podobne eksperymenty m.in. na:

• niesporczakach – BIOPAN / FOTON (2007). Część osobników przeżyła próżnię, UV i promieniowanie; po powrocie odzyskały funkcje życiowe i zdolność rozmnażania;
• bakteriach Deinococcus radiodurans – EXPOSE / BIOPAN (2008–2014). Bakterie zachowały integralność DNA i żywotność mimo silnej ekspozycji na silne promieniowanie UV i jonizujące promieniowanie kosmiczne;
• zarodnikach grzybów – Tanpopo (2015–2020). Znaczny odsetek zarodników przetrwał ponad rok w otwartym kosmosie;
• nicienich Caenorhabditis elegans – FOTON-M2 (2005), Columbia STS-107 (2003). Nicienie przetrwały nie tylko mikrograwitację i promieniowanie, ale także katastrofę promu Columbia;
• ślimakach morskich (Aplysia) – eksperymenty rakietowe NASA (ok. 2000–2002). Komórki nerwowe działały po ekspozycji na ekstremalne warunki; wykazano modyfikacje neurofizjologiczne spowodowane mikrograwitacją;
• porostach (np. Xanthoria elegans) – FOTON-M2 (2005), EXPOSE-E (2008–2009). Zachowały żywotność, a część gatunków po powrocie wznowiła fotosyntezę; jedne z najbardziej odpornych organizmów testowanych w kosmosie.

Jak widać ziemskie organizmy ekstremofilne potrafią poradzić sobie niemal ze wszystkim.

Źródło: New Scientist

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.