日本北海道大学研究生院生命科学院的孟昌炫博士研究员与理学研究院的藤田知道教授、宫城大学的目渡祐二教授、中村惠太（研究生）、九州大学的松田修助教、久米笃教授、福冈工业大学的三田肇教授、筑波大学生命环境系的富田·横谷香织讲师（研究当时）、东京药科大学的横堀伸一副教授、山岸明彦名誉教授等人组成的研究团队宣布，实际验证了模式苔藓植物“小立碗藓”（Physcomitrium patens）的孢子能够在宇宙空间长期生存。研究团队利用国际空间站（ISS）的舱外装置将孢子体暴露在宇宙空间约9个月，回到地球后进行发芽试验确认了其发芽状态。这一成果将有助于构建可持续的宇宙生态系统以及开发利用生物的生命维持系统。相关成果已发表在杂志《iScience》的11月21日刊上。
图1.左：小立碗藓茎叶体大量生长的景象。这种苔藓的茎叶体即使成体也只有几毫米到1厘米左右的高度，虽然体型微小，但对极端环境具有极强的适应力，因此常被用作植物进化研究中的模式生物；右：在1根茎叶体的顶部中央可以看到红褐色的圆形孢蒴（孢子囊）。孢蒴内部含有大量的孢子。研究人员从茎叶体上逐个采集成熟的蒴作为孢子体样本，在国际空间站的暴露部实施了宇宙暴露实验。（供图：孟昌炫博士研究员）
为了实现宇宙居住，必须构建能够利用能在极端严酷的宇宙环境中也能生存的生物所组成的生态系统。植物对于氧气供应和碳固定等生命维持活动不可或缺，但此前尚不清楚其是否能在宇宙空间生存。
苔藓植物是约5亿年前首次登上陆地的植物，在进化过程中对干燥、紫外线及极端温度变化等严酷环境产生了高度耐受性。
此前，研究团队将苔藓定位为评估地外环境生存能力的理想模式生物，并关注其在宇宙利用方面的可能性。另一方面，既往的宇宙空间暴露实验主要针对种子植物，几乎没有关于苔藓植物的数据。
因此，此次研究团队利用小立碗藓的三种组织（原丝体）、压力耐受细胞（孢子），对其在极端环境下的耐受性进行了比较。
研究人员对各组织施加了紫外线（UV-C）、极低温（-80°C）、高温（55°C）及真空状态等严酷条件，并评估了其存活性。结果显示，与其他组织相比，孢子表现出了极高的耐受性。随后，基于这一发现，研究人员利用孢子进行了宇宙暴露实验。
宇宙暴露实验是作为日本“Tanpopo（蒲公英）4”任务的一环而实施的。在ISS“希望”号日本实验舱由JAXA开发的舱外实验平台所安装的中型暴露实验适配器（i-SEEP）上的简易暴露实验毯（ExBAS）中，将干燥状态的小立碗藓孢子体固定在灭菌铝板上搭载。孢子体在含有真空、微重力、宇宙射线、紫外线及极端温度波动等宇宙空间环境中暴露了约9个月。
暴露期结束后，样本通过回收舱返回地面，研究团队以发芽率为中心进行了分析。与此同时，地面也进行了模拟真空、紫外线、温度变化等相同条件的对照实验，以此比较评估宇宙环境对苔藓孢子的影响。
结果确认，小立碗藓孢子在实际的宇宙环境下也能长期生存。暴露于宇宙环境的孢子在地面上有80%以上正常发芽。这在世界上首次证明了作为“苔藓种子”的孢子在真实的宇宙空间中具有生存能力。
今后，研究团队将根据所得数据，致力于解析苔藓的宇宙射线耐受性及长期的生存机制。
藤田教授表示：“从在宇宙中生存下来的苔藓的姿态中，我感受到了生命所拥有的系统蕴含着无限的可能性。挑战宇宙这一极端环境，也是一个重新审视生存于地球这一个‘点’上所有生命未来的契机。我们期待通过挑战最严酷的宇宙利用，也能为地球环境的再生做出贡献。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：iScience
论文：Extreme Environmental Tolerance and Space Survivability of the Moss, Physcomitrium patens
DOI：10.1016/j.isci.2025.113827
