일본 홋카이도대 연구팀이, 모델생물로 널리 이용되는 이끼식물 '회양목이끼'가, 국제우주정거장(ISS) 선외 가혹한 우주공간에 9개월간 노출된 후에도 높은 생존율을 유지하며, 지구 귀환 후 발아하는 것을 확인했다.
이끼식물은 약 5억 년 전 수중에서 육상으로 진출한 최초의 식물군으로, 건조와 자외선, 급격한 온도변화와 같은 어려운 환경에 적응해 온 진화의 역사를 가지고 있다. 지금까지의 우주 실험에서는 주로 농작물 등의 종자 식물이 대상으로 여겨져 왔지만, 이번에는 이끼 식물의 극한 환경 내성을 검증하기 위해, ISS의 선외 실험 플랫폼을 이용한 장기 노출 실험이 실시되었다.
실험에 앞서, 연구팀은 지상에서 우주 환경을 본뜬 스트레스 테스트를 실시했고, 회양목이끼의 원사체, 무성아, 그리고 포자낭에 싸인 포자라는 서로 다른 조직에 대해 강력한 자외선이나 영하 80℃에 의한 냉동, 55℃라는 고온, 진공과 같은 부하를 주었다.
원사체는 10kJ/m2의 자외선 조사량으로 생존율이 0%가 되었지만, 포자낭에 싸인 포자는 그 1000배 이상인 12MJ/m2를 조사받고도 27%의 발아율을 유지했고, 온도변화에 대한 내성에 대해서도, 영하 80℃의 냉동이나 55℃의 고온환경 하에서 원사체는 4일 이내에 사멸했지만, 포자는 30일간 경과 후에도 냉동조건에서 80%, 고온조건에서 36%가 생존했다.
그리고, 이 지상 실험의 결과를 통해 실제로 ISS의 선외에서 283일간에 걸친 폭로 실험이 실시되었는데, 다음은 실제로 노출 실험에 사용된 장치의 그림과 사진.
시료가 되는 회양목이끼는 진공, 미세 중력, 심한 온도 변화, 그리고 우주 방사선에 노출되었고, 지구 귀환 후 배양을 실시했는데, 자외선을 차단한 조건에서 97%, 자외선을 직접 받은 조건에서도 86%라는 발아율을 기록했다.
우주공간의 강력한 자외선에 의해, 광합성에 필수적인 색소인 클로로필a의 일부에는 분해가 나타났지만, 그 외의 색소는 안정되어 있어 발아 후의 성장에는 큰 지장이 없는 것도 확인되고 있다.
연구팀은 이 결과에 대해 「예상을 뒤엎는 생존율이다」라고 말하고 있고, 이끼 식물이 장래적으로 달이나 화성등의 지구외 환경에서, 산소 생성이나 토양 형성을 돕는 생태계의 기반으로서 이용할 수 있는 가능성을 시사하고 있다. 다만, 전문가들은 이번 실험이 어디까지나 휴면 상태에서의 생존 능력을 보여준 것이며, 서로 다른 중력이나 대기 성분 속에서 식물이 실제로 성장하고 번영할 수 있는지에 대해서는 추가 연구가 필요하다고 지적하고 있다.
