Les mousses peuvent sembler simples, mais elles sont loin d'être fragiles. Ils prospèrent dans certains des endroits les plus durs de la Terre – l'Antarctique, les déserts arides, les sommets de haute montagne et plus encore.
«Nous nous sommes longtemps interrogés sur les mécanismes moléculaires qui permettent à la mousse de subir des conditions aussi extrêmes», explique Tomomichi Fujita, physiologiste végétal à l'Université Hokkaido au Japon.
Fujita et ses collègues peuvent désormais faire partie de la réponse. Ils ont grandi en répandre la terre (Physcomitrium Patens) pendant près de huit semaines sous la gravité artificielle jusqu'à 10 fois plus forte que celle de la Terre. Étonnamment, l'intense gravité a augmenté la taille des chloroplastes, la croissance des tirs et les taux de photosynthèse, les chercheurs rapportent le 16 juillet Avancées scientifiques.
La découverte est impressionnante, représentant peut-être la pointe de l'iceberg de l'adaptabilité des plantes à la gravité, explique Jun Yang, généticien végétal du jardin botanique de Shanghai Chenshan. Habituellement, les taux de photosynthèse diminuent sous un stress élevé; Dans une étude de 2014, une équipe de chercheurs de l'Université Savitribai Phule Pune en Inde a révélé qu'elle avait chuté dans le blé cultivé à 500 fois la gravité de la Terre.
Ce résultat passé a du sens, dit Fujita. « Quand nous avons de la fièvre, nous ne voulons pas marcher. Nous voulons juste nous coucher. C'est vrai pour la plante. S'ils sont exposés à des conditions de stress, ils cessent également de croître. »
Fujita était curieux de savoir ce qui arriverait à la photosynthèse sous une gravité moins sévère. Son équipe a commencé avec des touffes de mousse de 2 millimètres de long et les a cultivées pendant huit semaines dans une chambre à centrifugeuse sur mesure conçue pour des expériences d'hypergravité à long terme. L'appareil a tourné en continu, créant trois, six puis 10 fois la gravité de la Terre.
Une petite chambre a surveillé la rapidité avec laquelle le CO₂ a été absorbé par la mousse – un moyen efficace d'estimer le taux de photosynthèse. Lorsqu'il est cultivé à six et 10 fois la gravité de la Terre, la spreading Earthmoss a montré une augmentation de 36 à 52% de la photosynthèse par rapport à la gravité normale. (Sur Terre, Earthmoss peut métaboliser 6 à 8 micromoles de CO₂ par mètre carré de surface végétale chaque seconde.) Les plantes avaient une plus grande diffusion de CO₂ et des chloroplastes plus grands que ceux qui sont sous la gravité normale de la Terre.
Les chercheurs ont également identifié un gène critique dans la croissance des chloroplastes. Ils l'ont appelé issunboshi1 ou ibsh1, après un petit mais puissant garçon du folklore japonais. La réduction de l'activité du gène sous la gravité normale a imité les effets de l'hypergravité, l'agrandissement des chloroplastes d'environ 4 à 6 micromètres à 7 à 11 micromètres et augmentant la photosynthèse jusqu'à 70%.
Les résultats suggèrent que les plantes pourraient déjà avoir des outils pour s'adapter à de nouveaux environnements gravitationnels, un indice potentiel suggérant comment les ancêtres de la mousse auraient pu migrer de l'eau à atterrir il y a longtemps. Les résultats pourraient aider les chercheurs à découvrir des gènes similaires dans d'autres plantes et potentiellement les modifier pour stimuler la productivité, dit l'équipe.
La découverte est fascinante, mais déroutante, explique Hideyuki Takahashi, physiologiste végétale à l'Université Chiba au Japon, qui a mené plusieurs expériences de vol spatiales en microgravité avec plusieurs espèces végétales. «Pourquoi cela se produit sous six et 10 fois [Earth’s gravity]? » il demande. [their] évolution. »
Des expériences de microgravité à la Station spatiale internationale pourraient offrir des indices. L'équipe de Fujita a déjà réalisé les expériences et travaille bientôt à publier les résultats.
