بقای شگفت‌انگیز هاگ‌های خزه پس از ۹ ماه در فضای بیرونی ایستگاه فضایی

مقاومت ۹ ماهه در خلاء و تابش شدید

نتایج پژوهش جدید نشان می‌دهد که بیش از ۸۰ درصد هاگ‌ها پس از ۹ ماه قرارگیری در معرض عناصر فضایی زنده مانده و با حفظ توانایی تولید مثل خود به زمین بازگشته‌اند. این اولین باری است که گیاهان اولیه زمینی می‌توانند پس از قرار گرفتن بلندمدت در معرض عناصر فضایی زنده بمانند.

تومومیچی فوجیتا، پژوهشگر ارشد این پروژه از دانشگاه هوکایدو، می‌گوید: «بیشتر موجودات زنده از جمله انسان‌ها حتی نمی‌توانند برای مدت کوتاهی در خلاء فضا زنده بمانند. با وجود این، هاگ‌های خزه پس از ۹ ماه مستقیم قرار گرفتن در معرض خلاء فضا، سرزندگی خود را حفظ کردند. این نتایج، شواهد قابل توجهی را ارائه می‌دهند مبنی بر این که زندگی تکامل‌یافته روی زمین، مکانیسم‌های ذاتی را در سطح سلولی برای تحمل شرایط فضا دارد.»

آزمایش‌های شبیه‌سازی و راز بقا

گروه فوجیتا برای بررسی مقاومت خزه، ابتدا گونه‌ای به نام «فیسکومیتریوم پاتن» (خزه خاکی پخش‌شونده) را در معرض شرایط شبیه‌سازی‌شده فضا از جمله سطوح بالای تابش فرابنفش و دماهای بسیار بالا و پایین قرار دادند.

بررسی ساختارهای مختلف خزه

پژوهشگران سه ساختار متفاوت از خزه را آزمایش کردند تا مقاوم‌ترین بخش برای بقا در فضا را شناسایی کنند. آن‌ها دریافتند که تابش فرابنفش، چالش‌برانگیزترین عنصر برای بقا است و اسپوروفیت‌ها مقاوم‌ترین بخش از خزه هستند.

• هیچ‌کدام از خزه‌های جوان در معرض سطوح بالای تابش فرابنفش یا دماهای شدید زنده نماندند.
• سلول‌های نوزاد میزان بقای بالاتری داشتند.
• هاگ‌های موجود در پوسته تقریباً ۱۰۰۰ برابر مقاومت بیشتری را در برابر تابش فرابنفش نشان دادند.

همچنین، هاگ‌ها توانستند پس از قرار گرفتن در معرض دمای منفی ۱۹۶ درجه سلسیوس به مدت بیش از یک هفته و پس از نگهداری در دمای ۵۵ درجه سلسیوس به مدت یک ماه، زنده بمانند و جوانه بزنند.

مکانیسم محافظتی تکاملی

پژوهشگران معتقدند که ساختار اطراف هاگ در قالب یک مانع محافظ، پرتو ماوراء بنفش را جذب می‌کند و از نظر فیزیکی و شیمیایی از هاگ داخلی محافظت می‌نماید. این احتمالاً یک سازگاری تکاملی است که به بریوفیت‌ها (گروهی شامل خزه‌ها) اجازه داده است تا ۵۰۰ میلیون سال پیش از گیاهان آبزی به گیاهان خشکی‌زی تبدیل شوند و از آن زمان تاکنون از چندین انقراض دسته‌جمعی جان سالم به در ببرند.

جزئیات ماموریت فضایی و نتایج نهایی

برای تأیید این سازگاری در شرایط واقعی فضا، هاگ‌ها به فراتر از استراتوسفر فرستاده شدند. در مارس ۲۰۲۲، صدها اسپوروفیت با فضاپیمای «سیگنوس ان‌جی-۱۷» به ایستگاه فضایی بین‌المللی ارسال شدند. فضانوردان نمونه‌ها را به قسمت بیرونی ایستگاه متصل کردند و نمونه‌ها در مجموع ۲۸۳ روز در فضای باز باقی ماندند. این خزه در ژانویه ۲۰۲۳ با موشک شرکت اسپیس‌ایکس به زمین بازگردانده شد.

بیش از ۸۰ درصد هاگ‌ها از سفر فضایی جان سالم به در بردند و به جز ۱۱ درصد، بقیه توانستند در آزمایشگاه جوانه بزنند. بررسی سطح کلروفیل در هاگ‌ها، کاهش ۲۰ درصدی کلروفیل a را نشان داد که به نور مرئی حساس است، اما به نظر نمی‌رسد این تغییر بر سلامت کلی هاگ‌ها تأثیر بگذارد.

فوجیتا تأکید کرد: «این پژوهش، انعطاف‌پذیری شگفت‌انگیز زندگی سرچشمه‌گرفته از زمین را نشان می‌دهد.»

تخمین بقا و پتانسیل کشاورزی فضایی

گروه فوجیتا با استفاده از داده‌های پیش و پس از سفر خزه، یک مدل ریاضی برای تخمین مدت زمان زنده ماندن هاگ‌ها در فضا ایجاد کردند. آن‌ها تخمین زدند که هاگ‌ها در پوسته‌های خود می‌توانند تا ۵۶۰۰ روز (تقریباً ۱۵ سال) در فضا زنده بمانند. البته پژوهشگران تأکید می‌کنند که این رقم یک تخمین است و برای پیش‌بینی‌های واقع‌بینانه‌تر، به مجموعه داده‌های بزرگ‌تری نیاز است.

پژوهشگران امیدوارند که پژوهش آن‌ها به توسعه تحقیقات پیرامون پتانسیل خاک‌های فرازمینی برای تقویت رشد گیاهان کمک کند و الهام‌بخش استفاده از خزه برای توسعه سیستم‌های کشاورزی در فضا باشد.

فوجیتا در پایان گفت: «ما امیدواریم که این پژوهش در نهایت افق‌های جدیدی را برای ساخت اکوسیستم‌ها در محیط‌های فرازمینی مانند ماه و مریخ باز کند. امیدوارم تحقیقات ما روی خزه‌ها به عنوان نقطه آغاز عمل کند.»

نتایج این پژوهش در مجله علمی «iScience» به چاپ رسیده است.