日本北海道大學研究生院生命科學院的孟昌炫博士研究員與理學研究院的藤田知道教授、宮城大學的目渡祐二教授、中村惠太（研究生）、九州大學的松田修助教、久米篤教授、福岡工業大學的三田肇教授、筑波大學生命環境系的富田·橫谷香織講師（研究當時）、東京藥科大學的橫堀伸一副教授、山岸明彥名譽教授等人組成的研究團隊宣佈，實際驗證了模式苔蘚植物「小立碗蘚」（Physcomitrium patens）的孢子能夠在宇宙空間長期生存。研究團隊利用國際太空站（ISS）的艙外裝置將孢子體暴露在宇宙空間約9個月，回到地球後進行發芽試驗確認了其發芽狀態。這一成果將有助於構建可持續的宇宙生態系統以及開發利用生物的生命維持系統。相關成果已發表在雜誌《iScience》的11月21日刊上。
圖1.左：小立碗蘚莖葉體大量生長的景象。這種苔蘚的莖葉體即使成體也只有幾毫米到1厘米左右的高度，雖然體型微小，但對極端環境具有極強的適應力，因此常被用作植物進化研究中的模式生物；右：在1根莖葉體的頂部中央可以看到紅褐色的圓形孢蒴（孢子囊）。孢蒴內部含有大量的孢子。研究人員從莖葉體上逐個採集成熟的蒴作為孢子體樣本，在國際太空站的暴露部實施了宇宙暴露實驗。（供圖：孟昌炫博士研究員）
為了實現宇宙居住，必須構建能夠利用能在極端嚴酷的宇宙環境中也能生存的生物所組成的生態系統。植物對於氧氣供應和碳固定等生命維持活動不可或缺，但此前尚不清楚其是否能在宇宙空間生存。
苔蘚植物是約5億年前首次登上陸地的植物，在進化過程中對乾燥、紫外線及極端溫度變化等嚴酷環境產生了高度耐性。
此前，研究團隊將苔蘚定位為評估地外環境存活性的理想模式生物，並關注其在宇宙利用方面的可能性。另一方面，既往的宇宙空間暴露實驗主要針對種子植物，幾乎沒有關於苔蘚植物的數據。
因此，此次研究團隊利用小立碗蘚的三種組織（原絲體）、壓力耐受細胞（孢子），對其在極端環境下的耐性進行了比較。
研究人員對各組織施加了紫外線（UV-C）、極低溫（-80°C）、高溫（55°C）及真空狀態等嚴酷條件，並評估了其存活性。結果顯示，與其他組織相比，孢子表現出了極高的耐性。隨後，基於這一發現，研究人員利用孢子進行了宇宙暴露實驗。
宇宙暴露實驗是作為日本「Tanpopo（蒲公英）4」任務的一環而實施的。在ISS「希望」號日本實驗艙由JAXA開發的艙外實驗平台所安裝的中型暴露實驗適配器（i-SEEP）上的簡易暴露實驗毯（ExBAS）中，將乾燥狀態的小立碗蘚孢子體固定在滅菌鋁板上搭載。孢子體在含有真空、微重力、宇宙射線、紫外線及極端溫度波動等宇宙空間環境中暴露了約9個月。
暴露期結束後，樣本通過回收艙返回地面，研究團隊以發芽率為中心進行了分析。與此同時，地面也進行了模擬真空、紫外線、溫度變化等相同條件的對照實驗，以此比較評估宇宙環境對苔蘚孢子的影響。
結果確認，小立碗蘚孢子在實際的宇宙環境下也能長期生存。暴露於宇宙環境的孢子在地面上有80%以上正常發芽。這在世界上首次證明了作為「苔蘚種子」的孢子在真實的宇宙空間中具有存活性。
今後，研究團隊將根據所得數據，致力於解析苔蘚的宇宙射線耐性及長期的生存機制。
藤田教授表示：「從在宇宙中生存下來的苔蘚的姿態中，我感受到了生命所擁有的系統蘊含著無限的可能性。挑戰宇宙這一極端環境，也是一個重新審視生存於地球這一個‘點’上所有生命未來的契機。我們期待通過挑戰最嚴酷的宇宙利用，也能為地球環境的再生做出貢獻。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：iScience
論文：Extreme Environmental Tolerance and Space Survivability of the Moss, Physcomitrium patens
DOI：10.1016/j.isci.2025.113827
