苔藓在国际空间站外存活9个月返回地球，仍具繁殖能力

作为实验的一部分，苔藓的孢子体 —— 即包裹着孢子的繁殖结构 —— 被安置在国际空间站（ISS）外部长达九个月。

人类若想在太空中持续存在，培育植物对生存至关重要。

如今，日本北海道大学的研究人员进行了实验，以了解苔藓在国际空间站（ISS）外的生存能力。
苔藓是异常顽强的植物，在地球上的极端环境中也能繁茂生长，包括高海拔山峰、沙漠、极地和火山区。

该团队希望测试这种植物在严酷太空条件下的耐受性。

作为实验的一部分，苔藓的孢子体 —— 即包裹着孢子的繁殖结构 —— 被安置在国际空间站外部长达九个月。

令人惊讶的是，超过80%的孢子成功存活下来，并且在返回实验室后仍能繁殖和萌发。

这项研究首次展示了早期陆生植物在太空条件下的长期存活。

"包括人类在内的大多数生物，在太空真空中甚至连短暂生存都无法做到，"第一作者Tomomichi Fujita说。

"然而，苔藓孢子在直接暴露九个月后仍保持了活力。这提供了一个显著的证据，表明在地球上演化出的生命，在细胞层面上拥有固有的机制来耐受太空条件，"他补充道。

模拟太空环境下的耐受性发现

受到苔藓在地球严酷环境中定殖能力的启发，研究员Fujita提出了"太空苔藓"的想法。

为了验证这一点，他的团队将苔藓（Physcomitrium patens）置于模拟太空条件下（包括高强度紫外线、极端温度和真空）进行测试。

测试了三种特定的苔藓结构：原丝体（幼年苔藓）、繁殖胞（应激诱导的干细胞）和孢子体（被包裹的孢子）。这有助于确定哪一部分最有可能在太空中存活。

"我们曾预计，包括真空、宇宙辐射、极端温度波动和微重力在内的太空综合压力，所造成的损害将远大于任何单一压力，"Fujita说。

模拟测试显示，紫外线辐射是苔藓最难存活的因素。在测试的三种结构中，孢子体（被包裹的孢子）被证明是"耐受性最强的"。

被包裹的孢子对紫外线辐射的耐受性比繁殖胞高出1000倍。

这些结构还表现出极端的温度耐受性，在暴露于-196°C超过一周以及55°C一个月后，仍然能够萌发。

面向太空栖息地的农业系统

研究团队认为，孢子周围的结构起到了保护屏障的作用，吸收紫外线辐射并防止损伤。这种耐受性很可能是一种进化适应，使得苔藓（苔藓植物）能够在5亿年前成功登陆并在地球大灭绝事件中存活下来。

为了在真实条件下测试这种适应性，研究人员于2022年3月将数百个孢子体送往国际空间站。这些孢子体在空间站外部暴露了283天，随后于2023年1月返回地球进行分析。

"我们预计存活率几乎为零，但结果恰恰相反：大部分孢子都存活了下来。我们由衷震惊于这些微小植物细胞非凡的耐久力，"Fujita说。

返回的苔藓孢子显示出非凡的存活率：超过80%在空间站外暴露283天后依然存活。虽然注意到对光敏感的光合色素叶绿素a减少了20%，但这似乎并未影响孢子的整体健康。

基于实验数据建立的数学模型，研究人员预测，被包裹的苔藓孢子有可能在太空中存活长达5600天（约15年）。然而，这只是一个粗略估计，需要更多数据来证实。

这些实验有助于推进利用苔藓开发太空农业系统，最终为在月球和火星等地外环境中构建生态系统做出贡献。

该研究于11月20日发表在《iScience》期刊上。

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