Jednoduchá rostlina přežila devět měsíců na Mezinárodní vesmírné stanici
Poprvé se prokázalo, že některé rostliny mohou přežít dlouhodobé vystavení vesmírnému vakuu a přitom zůstat funkční.
Bakterie „z vesmíru“ na Mezinárodní vesmírné stanici?
Kdyby se někdo pokusil opustit Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) bez skafandru, nevydržel by tam dlouho. A nebyla by to příjemná smrt: vakuum by uvařilo jeho tělní tekutiny, radiace by zničila jeho DNA a teplotní výkyvy by ho okamžitě zmrazily nebo spálily. Biologicky vzato je vesmír pro život tolik nepřátelský, že to lze považovat za definici smrti.
Avšak existuje forma života, která silně vyzdvihuje křehkost lidské existence. Je to skromná rostlina, jeden z prvních druhů, který existoval na Zemi – mech. Ten se podařilo udělat něco neuvěřitelného: přežil devět měsíců „nahý“ v pekle vesmíru a vrátil se na Zemi v perfektním zdraví a schopnosti se množit.
Výzkum mechů na ISS
Aktivní studie publikovaná v ‚iScience‘ vědci z Hokkaidské univerzity v Japonsku prokázala, že spory mechu Physcomitrium patens mají odolnost, která hraničí se sci-fi. Po 283 dnech na venkovní části ISS přežilo více než 80 % spor. Poprvé bylo prokázáno, že primitivní suchozemská rostlina může přežít dlouhodobé vystavení podmínkám vesmíru a zůstat funkční.
Vše začalo zvědavostí profesora Tomomichi Fujity, vedoucího studie, který si, pozorujíc schopnost mechu kolonizovat i ta nejnehostinnější místa na Zemi, kladl otázku, zda by tato malá rostlina mohla také přežít „tam venku“.
V březnu 2022 byla na ISS dopraveno několik stovek vzorků mechu lodí Cygnus NG-17. Astronauti je umístili na platformu venku a tam zůstaly až do ledna 2023, kdy byly vráceny na Zemi.
Fujita a jeho tým nečekali, že naleznou něco jiného než mrtvé buňky a organický materiál zničený ultrafialovým zářením. Místo toho zjistili, že většina spor byla živá a po rehydrataci v laboratoři přeživší spory (více než 80 %) vyklíčily, rostly a vykazovaly prakticky normální úroveň chlorofylu.
‚Peklo‘ vesmíru
Abychom plně porozuměli této autentické „biologické akci“, je dobré si připomenout, co přesně znamená být ‚venku‘ ze stanice. Na Zemi slabý atmosférický tlak umožňuje, aby naše tělní tekutiny zůstaly tekuté. Ve vesmíru však téměř žádný tlak není, takže tekutá voda sublimuje téměř okamžitě a ničí buňky zevnitř. To je absolutní a brutální dehydratace.
Navíc, bez atmosféry, která reguluje teplotu, je jakýkoli objekt na oběžné dráze vystaven silným tepelným cyklům, kde se teplota pohybuje od 120 stupňů až po -150 stupňů, když ISS prochází stínem Země. A to všechno každých 90 minut, což je doba, kterou stanice potřebuje k oběhu kolem planety.
Znepokojující je také radiace, skrytý nepřítel a pravděpodobně ten nejsmrtelnější. Na Zemi nás chrání ozonová vrstva a magnetosféra, ale venku je bombardování neustálé, přičemž jde jak o kosmické paprsky, tak o ultrafialové záření ze Slunce, které může roztrhnout DNA, způsobit smrtící mutace nebo dokonce přímou smrt buněk.
‚Brnění‘ staré 500 milionů let
Jak se Physcomitrium patens podařilo přežít? Vědci zjistili, že ne všechny části mechu mají stejnou odolnost. Prokázali například, že mladé tkáně a mateřské buňky zahynuly, přičemž klíčovou roli hrály sporofyty, reprodukční struktury, které obklopují a chrání spory. Tyto biologické ‚bunkry‘ fungovaly jako fyzické a chemické štíty, chránící genetický materiál uvnitř. Analýzy ukázaly, že kapslované spory mají toleranci vůči UV radiaci tisíckrát vyšší než nechráněné buňky.
Fascinující je, že tato „technologie“ přežití nevznikla pro účely cestování do vesmíru, ale je to vlastnost získaná v dávné minulosti. Před 500 miliony let začaly vodní rostliny dobývat pevninu, kde se musely přizpůsobit mnohem nepřátelštějšímu prostředí, které bylo suché, s teplotními výkyvy a bombardováno UV radiací. Nyní tyto stejné nástroje umožňují mechu přežít ve vakuu.
Matematické modely, které vypracoval Fujitův tým, také naznačují, že tyto spory, chráněné svou přirozenou zbrojí, by mohly teoreticky přežít ve vesmíru až 15 let.
Další vesmírní přeživší
Ačkoli je případ mechu ohromující kvůli jeho složitosti, není to první pozemský organismus, který prokázal schopnost přežít v krutých podmínkách vesmíru. Mech se tak připojil k elitnímu klubu extremofilních organismů, které úspěšně dokazují teorii ‚litopanspermie‘, tedy předpoklad, že život může cestovat mezi planetami na palubě kamenů.
V rámci této kategorie máme i malé a roztomilé tardigrady, které byly v roce 2007 vystaveny vesmíru během mise FOTON-M3 a díky své neuvěřitelné schopnosti takřka úplně se dehydratovat dokázaly přežít. V jejich buňkách se voda nahrazuje bílkovinou, která se vitrifikuje, čímž zastaví jejich metabolismus. V tomto stavu jsou téměř nezničitelní.
Dále zmíním Deinococcus radiodurans, známou biology jako ‚bakterie Conan‘, která je zapsána v Guinessově knize rekordů jako nejodolnější forma života vůči radiaci, schopná snášet dávky gama záření 3000krát vyšší, než by zabily člověka. Její ‚superpohyb‘ spočívá v neuvěřitelné schopnosti opravit svou DNA. Pokud radiace roztrhne její genom, oni ho dokáže za pár hodin poskládat zpět bez chyb.
Proč je to důležité?
V této studii citují Fujita a jeho kolegové předchozí výzkumy, které ukazují, že mechy z pouště, jako je Syntrichia caninervis, mohou přežít simulované podmínky Marsu. V laboratořích, které napodobují tenkou atmosféru, radiaci a chlad rudé planety, se jim skutečně podařilo regenerovat po ztrátě více než 98 % vody. Rozdíl však spočívá v tom, že japonský experiment nebyl simulace, nýbrž skutečnost, probíhající na orbitě a po delší dobu.
Může se zdát, že pozoruhodná schopnost přežití spor mechu Physcomitrium patens je pouze biologická kuriozita, avšak opak je pravdou. Tento objev má hluboké důsledky, které směřují přímo k naší budoucnosti jako meziplanetární civilizace.
Pokud chce lidstvo zakládat kolonie na Měsíci nebo Marsu, nemůže se neustále spoléhat na zásoby odesílané ze Země. Je nutné vyvinout ‚vesmírné zemědělství‘ a vytvořit nové ekosystémy. A zde přichází na scénu mech.
Běžné rostliny, které jíme (rajčata, saláty, pšenice), jsou velmi křehké. Potřebují úrodnou půdu, hodně vody a stálou péči. Naproti tomu mechy jsou skuteční průkopníci, kteří na Zemi jako první kolonizovali holé skály a pomalu tak vytvořili první vrstvu organické půdy, na které se později mohly usadit složitější rostliny.
Fujita a jeho tým navrhují, že mechy by mohly fungovat jako ideální ‚terraformátory‘. Mohly by být přepravovány ve stavu spor (které zabírají velmi málo místa a mohou vydržet cestu bez složitého zařízení pro životní podporu) a poté zasazeny do skleníků na Marsu nebo Měsíci, aby vytvořily úrodnou půdu z bezúrodného regolitu.
„Doufám, že tato práce otevře novou hranici v budování ekosystémů v extraterestriálních prostředích,“ prohlásil Fujita a má pravdu.
Jak se zdá, život na Zemi je odolnější, než jsme si mysleli, a že přežití je zapsáno v jeho genetickém kódu od pradávna. Pokud jedna malá spora mechu dokáže čelit prázdnotě vesmíru po 283 dní a pak se probudit, jako by se nic nestalo, pak možná vesmír není tak uzavřený biologii, jak jsme si mysleli.
