Une équipe de chercheurs japonais a testé des proténèmes (mousses juvéniles), des cellules de couvain (cellules souches spécialisées qui émergent dans des conditions de stress) et des sporophytes (spores encapsulées) de l’espèce modèle de mousse. Physcomitrium patens dans des environnements spatiaux simulés, identifiant les spores comme étant les plus résilientes, puis les exposant à l’environnement spatial à l’extérieur de la Station spatiale internationale (ISS). Après neuf mois dans l’espace, plus de 80 % des spores ont survécu, conservant leur capacité à germer. Ces résultats démontrent la remarquable résilience de Physcomitrium patens spores dans l’espace et révèlent le potentiel des plantes terrestres à supporter des environnements extrêmes.
Alors que l’environnement terrestre subit des changements rapides ces dernières années, il est devenu de plus en plus important d’explorer de nouvelles possibilités pour la survie de la vie au-delà de notre planète.
Comprendre la résilience des organismes nés sur Terre dans des conditions extrêmes et inconnues, telles que l’environnement spatial, constitue une étape cruciale vers l’expansion des habitats humains autres que la Terre, comme la Lune ou Mars.
L’étude des limites de survie des organismes vivants dans les environnements terrestres et spatiaux améliorera non seulement la compréhension de leur adaptabilité, mais nous aidera également à nous préparer aux défis liés à la pérennité des écosystèmes.
« La plupart des organismes vivants, y compris les humains, ne peuvent pas survivre, même brièvement, dans le vide de l’espace », a déclaré le Dr Tomomichi Fujita, chercheur à l’Université d’Hokkaido.
« Cependant, les spores de mousse ont conservé leur vitalité après neuf mois d’exposition directe. »
« Cela fournit une preuve frappante que la vie qui a évolué sur Terre possède, au niveau cellulaire, des mécanismes intrinsèques pour supporter les conditions de l’espace. »
Dans leur étude, le Dr Fujita et ses collègues ont soumis Physcomitrium patensune mousse bien étudiée communément connue sous le nom de mousse de terre qui se propage, à un environnement spatial simulé, comprenant des niveaux élevés de rayonnement UV, des températures extrêmement élevées et basses et des conditions de vide.
Ils ont testé trois structures différentes de Physcomitrium patens — protonèmes, cellules de couvain et sporophytes — pour découvrir lesquels avaient les meilleures chances de survivre dans l’espace.
« Nous avions prévu que les contraintes combinées de l’espace, notamment le vide, le rayonnement cosmique, les fluctuations extrêmes de température et la microgravité, causeraient des dommages bien plus importants que n’importe quelle contrainte isolée », a déclaré le Dr Fujita.
Les chercheurs ont découvert que le rayonnement UV était l’élément le plus résistant à la survie et que les sporophytes étaient de loin les plus résistants des trois parties de la mousse.
Aucune des mousses juvéniles n’a survécu à des niveaux élevés d’UV ou à des températures extrêmes.
Les cellules du couvain avaient un taux de survie plus élevé, mais les spores enfermées présentaient une tolérance 1 000 fois supérieure aux rayons UV.
Les spores ont également pu survivre et germer après avoir été exposées à une température de moins 196 degrés Celsius pendant plus d’une semaine, ainsi qu’après avoir vécu dans une chaleur de 55 degrés Celsius pendant un mois.
Les scientifiques ont suggéré que la structure entourant la spore sert de barrière protectrice, absorbant les rayons UV et recouvrant la spore interne à la fois physiquement et chimiquement pour éviter tout dommage.
Il s’agit probablement d’une adaptation évolutive qui a permis aux bryophytes – le groupe de plantes auquel appartiennent les mousses – de passer des plantes aquatiques aux plantes terrestres il y a 500 millions d’années et de survivre à plusieurs événements d’extinction massive depuis lors.
En mars 2022, les auteurs ont envoyé des centaines de sporophytes vers l’ISS à bord du vaisseau spatial Cygnus NG-17.
Une fois arrivés, les astronautes ont attaché les échantillons de sporophytes à l’extérieur de l’ISS, où ils ont été exposés à l’espace pendant 283 jours au total.
La mousse est ensuite revenue sur Terre en stop à bord du SpaceX CRS-16 en janvier 2023 et a été renvoyée au laboratoire pour des tests.
« Nous nous attendions à une survie quasi nulle, mais le résultat a été le contraire : la plupart des spores ont survécu », a déclaré le Dr Fujita.
« Nous avons été véritablement étonnés par l’extraordinaire durabilité de ces minuscules cellules végétales. »
Plus de 80 % des spores ont survécu à leur voyage intergalactique, et toutes les spores restantes, sauf 11 %, ont pu germer en laboratoire.
L’équipe a également testé les niveaux de chlorophylle des spores et a trouvé des niveaux normaux pour tous les types, à l’exception d’une réduction de 20 % de la chlorphylle a, un composé particulièrement sensible aux changements de lumière visuelle, mais ce changement ne semble pas avoir d’impact sur la santé des spores.
« Cette étude démontre l’étonnante résilience de la vie originaire de la Terre », a déclaré le Dr Fujita.
Curieux de savoir combien de temps les spores auraient pu survivre dans l’espace, les chercheurs ont utilisé les données recueillies avant et après l’expédition de la mousse pour créer un modèle mathématique.
Ils ont prédit que les spores enfermées auraient pu survivre jusqu’à 5 600 jours, soit environ 15 ans, dans des conditions spatiales.
Cependant, ils soulignent que ce chiffre n’est qu’une estimation approximative et qu’un ensemble de données plus important est nécessaire pour faire des prévisions plus réalistes sur la durée pendant laquelle la mousse pourrait survivre dans l’espace.
« En fin de compte, nous espérons que ces travaux ouvriront une nouvelle frontière vers la construction d’écosystèmes dans des environnements extraterrestres tels que la Lune et Mars », a déclaré le Dr Fujita.
« J’espère que nos recherches sur les mousses serviront de point de départ. »
Les résultats sont décrits dans un article de la revue iScience.
