Cultivos de plantas en condiciones de microgravedad

Por

Brisa Teresa

Cultivos de plantas en condiciones de microgravedad

28 de Jan, 2021

Brisa Terezón, en colaboración con Rafael Zamora, estudiante de Ingeniería en Ciencias de la Computación UDB

En el afán de ampliar nuestros conocimientos sobre el universo, los astronautas han encontrado un gran impedimento (de varios) para realizar viajes astronómicos de larga duración: la comida y el oxígeno. Si bien se puede empacar y preservar comida y llevar muchos tanques de oxígeno, estos no alcanzan para largos viajes que requieran de varios astronautas, cada uno consumiendo una cantidad considerable de ambos; aparte del gran coste que esto supone. Esto lleva a la pregunta: ¿por qué no cultivar nuestra comida en el espacio?

Esto supone una gran investigación y experimentación científica, puesto que, aunque las plantas necesitan de cosas que perfectamente controlamos (agua, tierra, semillas, fertilizantes, luz, oxígeno), existe un factor que tenemos que tener en cuenta: la gravedad. Y el laboratorio de experimentación con presencia de microgravedad por excelencia, es la Estación Espacial Internacional (EEI), que opera a una altura que oscila entre los 330 km y 435 km, por lo que la aceleración en caída libre puede ser reducida, generando condiciones de microgravedad.

Estación espacial

Figura 1. Estación Espacial Internacional (EEI). Créditos Imagen/ESA

De acuerdo con el Dr. Francisco Medina del Centro de Investigaciones Biológicas del Consejo Superior de Investigaciones científicas en España, la gravedad determina la dirección del crecimiento de la raíz y del tallo, siendo un concepto muy importante porque “abajo” están los nutrientes que la planta tiene que tomar del suelo, el agua y las sales minerales, principalmente. Y “arriba” está la luz, que es hacia donde crecen las hojas y donde se produce la fotosíntesis, que es un proceso esencial para el crecimiento y el desarrollo de las plantas. Si no hay gravedad, no existe arriba y no existe abajo; por tanto, las referencias para el crecimiento de la planta se pierden.

Arabidopsis thaliana

Figura 2. Arabidopsis thaliana, una planta común que se encuentra en toda Europa, Asia y África. Fue la primera planta en tener su ADN secuenciado completo, por lo que los biólogos conocen bien esta especie. Créditos Imagen/ ESA

Por otro lado, los biólogos moleculares de plantas del Space Plants Lab de la Universidad de Florida, Robert Ferl y Anna-Lisa Paul, dirigen un equipo centrado en el cultivo de plantas en entornos espaciales. En este laboratorio diseñan genéticamente plantas de Arabidopsis thaliana para mostrar su respuesta de adaptación a un tipo específico de estrés. Luego, las envían a bordo de la Estación Espacial Internacional para aprender cómo reacciona la biología en microgravedad.

Investigacion Plant Signaling

Figura 3. Las muestras de la investigación Plant Signaling a bordo de la Estación Espacial Internacional ayudan a los investigadores a estudiar el impacto del entorno de microgravedad en el crecimiento de las plantas. Créditos imagen/NASA

Los astronautas a bordo de la Estación Espacial se encargan de tomar imágenes de las plantas a medida que crecen, mientras los miembros del laboratorio en la Tierra monitorean los experimentos. Luego las plantas regresan a la Tierra, para realizarles pruebas de expresión genética y otras técnicas estándar para determinar cómo respondieron las plantas a su tiempo en el espacio.

Hábitat Vegetal Avanzado

Figura 4. La primera prueba de crecimiento de cultivos en el Hábitat Vegetal Avanzado a bordo de la Estación Espacial Internacional arrojó excelentes resultados. Las semillas de Arabidopsis, pequeñas plantas con flores relacionadas con el repollo y la mostaza, crecieron durante aproximadamente seis semanas y el trigo enano durante cinco semanas. Créditos Imagen/ NASA

Este tipo de investigaciones en la EEI han demostrado que las plantas pueden detectar la gravedad a niveles muy bajos, además contribuyen a la comprensión de cómo reacciona la planta a la luz y la gravedad y así mejorar cultivos en el espacio y en la Tierra.

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