이 작은 식물은 우주의 진공 속에서도 살아남아 여전히 자라고 있습니다.

잎이 많은 배우체 상단 중앙에서 적갈색 포자체를 볼 수 있습니다. 이 포자체 안에는 수많은 포자가 들어 있습니다. 이와 같은 성숙한 포자체는 개별적으로 채취되어 국제우주정거장(ISS)의 노출 시설에서 수행된 우주 노출 실험의 샘플로 사용되었습니다. 사진 제공: 후지타 토모미치

이끼는 히말라야 봉우리, 데스 밸리의 뜨거운 사막, 남극 툰드라, 활화산의 차가운 표면 등 대부분의 생명체가 살기 힘든 곳에서도 살아남는 것으로 잘 알려져 있습니다. 이끼의 놀라운 내구성 덕분에 연구진은 포자를 품고 있는 생식 기관인 이끼 포자체를 더욱 가혹한 환경인 우주 공간에서 시험했습니다. 11월 20일 iScience 저널에 발표된 연구에 따르면 , 이 포자의 80% 이상이 국제 우주 정거장(ISS) 밖에서 9개월을 견뎌낸 후 생식 능력을 유지한 채 지구로 귀환했습니다. 이는 초기 육상 식물이 우주 환경에 장기간 노출되어도 생존할 수 있다는 최초의 증거입니다.

"인간을 포함한 대부분의 생명체는 우주의 진공 상태에서도 잠시도 생존할 수 없습니다."라고 홋카이도 대학교의 주저자 후지타 토모미치는 말합니다. "그러나 이끼 포자는 9개월 동안 직접 노출된 후에도 활력을 유지했습니다. 이는 지구에서 진화한 생명체가 세포 수준에서 우주의 조건을 견뎌낼 수 있는 고유한 메커니즘을 가지고 있다는 놀라운 증거입니다."

이끼가 지구 너머에서도 살아남을 수 있을지 묻다

후지타는 식물 진화를 연구하면서 "우주 이끼"의 가능성을 탐구하기 시작했습니다. 그는 이끼가 지구상에서 가장 혹독한 환경을 정복하는 능력에 깊은 인상을 받았습니다. "이 작지만 놀라울 정도로 강한 식물이 우주에서도 살아남을 수 있을까 하는 생각이 들었습니다."

후지타 연구팀은 조사를 위해 Physcomitrium patens (확산성 흙이끼라고도 함)를 강렬한 자외선, 극도로 높고 낮은 온도, 진공과 같은 조건을 갖춘 시뮬레이션된 우주 환경에 노출시켰습니다.

극한의 스트레스 하에서 이끼 구조 테스트

연구진은 세 가지 형태의 이끼, 즉 프로테네마타(유충 이끼), 육아세포(스트레스로 유도된 줄기세포), 그리고 포자체(포자낭)를 비교했습니다. 연구진은 어떤 구조가 우주에서 생존할 가능성이 가장 높은지 파악하고자 했습니다.

후지타는 "진공, 우주선, 극심한 온도 변화, 미소 중력 등 우주의 복합적인 스트레스가 단일 스트레스보다 훨씬 더 큰 피해를 일으킬 것으로 예상했습니다."라고 말했습니다.

실험 결과, 자외선이 가장 큰 위협이었으며, 포자체는 다른 구조물보다 훨씬 우수한 성능을 보였습니다. 어린 이끼는 강한 자외선 노출이나 극한의 온도에서 살아남지 못했습니다. 유충 세포는 더 나은 성과를 보였지만 여전히 부족했습니다. 반면, 포자체로 둘러싸인 포자는 약 1,000배 더 높은 자외선 내성을 보였으며, -196°C에서 일주일 이상 또는 55°C에서 한 달을 견뎌낸 후에도 발아 능력을 유지했습니다.

포자가 혹독한 환경을 견뎌내는 이유

연구팀은 각 포자의 주변 구조가 유해한 자외선을 흡수하고 물리적, 화학적 보호막을 제공할 가능성이 높다고 결론지었습니다. 이러한 보호 기능이 이끼류를 포함하는 식물군인 고대 선태식물이 약 5억 년 전 물에서 육지로 이동하여 반복적인 대량 멸종에서 살아남는 데 도움이 되었을 가능성을 시사합니다.

이러한 적응이 실제 우주에서도 유지되는지 확인하기 위해 연구자들은 포자체를 궤도로 보냈습니다.

실제 세계 시험을 위해 Moss를 ISS로 발사

2022년 3월, 수백 개의 포자체가 시그너스 NG-17 우주선을 타고 국제 우주 정거장으로 이동했습니다. 도착 후, 우주비행사들은 샘플을 우주 정거장 외부에 설치하여 283일 동안 우주에 노출시켰습니다. 이 표본들은 2023년 1월 SpaceX CRS-16을 타고 지구로 돌아와 분석을 위해 실험실로 이송되었습니다.

"우리는 거의 생존하지 못할 것으로 예상했지만, 결과는 정반대였습니다. 대부분의 포자가 살아남았습니다."라고 후지타는 말합니다. "우리는 이 작은 식물 세포의 놀라운 내구성에 진심으로 놀랐습니다."

강력한 생존과 건강한 지구 귀환

포자의 80% 이상이 전체 이동을 견뎌냈고, 살아남은 포자 중 11%를 제외한 나머지는 실험실에서 성공적으로 발아했습니다. 엽록소 측정 결과, 빛에 민감한 화합물인 엽록소 a가 20% 감소한 것을 제외하고는 거의 모든 색소가 정상 수치를 나타냈습니다. 이러한 감소에도 불구하고 포자는 건강하게 유지되었습니다.

후지타는 "이 연구는 지구에서 기원한 생명의 놀라운 회복력을 보여줍니다."라고 말했습니다.

연구팀은 또한 이 데이터를 활용하여 유사한 조건에서 포자가 얼마나 오래 지속될 수 있는지 추정하는 수학적 모델을 구축했습니다. 계산 결과, 최대 5,600일, 즉 약 15년까지 생존할 수 있는 것으로 나타났지만, 확실한 결론을 내리려면 더 많은 데이터가 필요하다고 강조했습니다.

지구 너머의 생명 성장에 대한 의미

연구자들은 이번 연구 결과가 지구 밖 토양이 식물 생명을 유지하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지에 대한 미래 연구를 뒷받침하고, 지구 밖 환경에서 이끼를 활용해 농업 시스템을 개발하려는 노력을 촉진하기를 바랍니다.

"궁극적으로, 이 연구가 달이나 화성과 같은 지구 외 환경에서 생태계를 구축하는 새로운 지평을 열어주기를 바랍니다."라고 후지타는 말합니다. "저희의 이끼 연구가 그 시작점이 되기를 바랍니다."

본 연구는 홋카이도 대학 DX 장학금, 일본 과학 기술 연구소 KAKENHI, 국립 자연 과학 연구소 천체 생물학 센터의 지원을 받아 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251124231900.htm