在探索宇宙生存可能性的征程中，一項(xiàng)關(guān)于苔蘚的獨(dú)特實(shí)驗(yàn)引發(fā)了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。日本北海道大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)意義非凡的研究，旨在探究苔蘚在國際空間站（ISS）外部極端環(huán)境下的生存能力，為人類在太空的長期生存與繁衍帶來新的希望。
苔蘚，這種在地球上以頑強(qiáng)生命力著稱的植物，常常能在各種極端環(huán)境中茁壯成長。無論是高聳入云的山峰、干旱炎熱的沙漠，還是寒冷極端的極地以及熾熱的火山區(qū)，都能發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡。正是這種獨(dú)特的生存能力，讓研究團(tuán)隊(duì)對其在太空環(huán)境中的表現(xiàn)充滿期待，希望通過實(shí)驗(yàn)測試苔蘚在嚴(yán)酷太空條件下的耐受程度。
實(shí)驗(yàn)的核心部分，是將苔蘚的孢子體——這一包裹著孢子的關(guān)鍵繁殖結(jié)構(gòu)，放置在國際空間站外部長達(dá)九個月之久。當(dāng)這些孢子體結(jié)束太空之旅返回實(shí)驗(yàn)室后，令人驚嘆的結(jié)果出現(xiàn)了：超過80%的孢子成功存活，并且依然具備繁殖和萌發(fā)的能力。這一發(fā)現(xiàn)首次證明了早期陸生植物在太空條件下具備長期存活的可能性。
研究團(tuán)隊(duì)的第一作者Tomomichi Fujita指出：“包括人類在內(nèi)的大多數(shù)生物，在太空真空中連短暫生存都難以做到。然而，苔蘚孢子在直接暴露九個月后仍保持活力，這充分表明地球上演化出的生命，在細(xì)胞層面擁有耐受太空條件的固有機(jī)制。”
這一實(shí)驗(yàn)的靈感，源于研究員Fujita受到苔蘚在地球嚴(yán)酷環(huán)境中定殖能力的啟發(fā)，進(jìn)而提出了“太空苔蘚”的大膽設(shè)想。為了驗(yàn)證這一設(shè)想，團(tuán)隊(duì)先在模擬太空條件下對苔蘚（Physcomitrium patens）展開測試。模擬環(huán)境涵蓋了高強(qiáng)度紫外線、極端溫度以及真空等多種因素。同時，測試選取了苔蘚的三種特定結(jié)構(gòu)：原絲體（幼年苔蘚）、繁殖胞（應(yīng)激誘導(dǎo)的干細(xì)胞）和孢子體（被包裹的孢子），以此確定哪一部分最有可能在太空中存活。
Fujita表示：“我們原本預(yù)計，太空綜合壓力，包括真空、宇宙輻射、極端溫度波動和微重力等，所造成的損害將遠(yuǎn)大于任何單一壓力。”然而，模擬測試結(jié)果卻出人意料。紫外線輻射成為苔蘚最難應(yīng)對的因素，而在三種結(jié)構(gòu)中，孢子體（被包裹的孢子）展現(xiàn)出最強(qiáng)的耐受性。被包裹的孢子對紫外線輻射的耐受性比繁殖胞高出1000倍，同時還具備極端的溫度耐受性，在-196°C的環(huán)境中暴露超過一周，以及在55°C的環(huán)境中暴露一個月后，仍能萌發(fā)。
基于模擬測試的結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，孢子周圍的結(jié)構(gòu)起到了重要的保護(hù)屏障作用，能夠吸收紫外線輻射并防止損傷。這種耐受性很可能是苔蘚在5億年前成功登陸地球，并在多次大滅絕事件中存活下來的進(jìn)化適應(yīng)結(jié)果。為了在真實(shí)太空條件下進(jìn)一步驗(yàn)證這種適應(yīng)性，2022年3月，研究人員將數(shù)百個孢子體送往國際空間站。這些孢子體在空間站外部暴露了283天后，于2023年1月返回地球進(jìn)行分析。
“我們預(yù)計存活率幾乎為零，但結(jié)果卻截然相反，大部分孢子都存活了下來。這些微小植物細(xì)胞展現(xiàn)出的非凡耐久力讓我們由衷震驚。”Fujita說道。返回的苔蘚孢子存活率驚人，超過80%在空間站外暴露283天后依然存活。盡管對光敏感的光合色素葉綠素a減少了20%，但這似乎并未對孢子的整體健康產(chǎn)生顯著影響。
基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測，被包裹的苔蘚孢子有可能在太空中存活長達(dá)5600天（約15年）。不過，這只是一個初步的粗略估計，還需要更多數(shù)據(jù)來進(jìn)一步證實(shí)。這些實(shí)驗(yàn)成果為利用苔蘚開發(fā)太空農(nóng)業(yè)系統(tǒng)提供了重要依據(jù)，有望為在月球和火星等地外環(huán)境中構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)貢獻(xiàn)力量。該研究于11月20日發(fā)表在《iScience》期刊上。
