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Bienvenidos a la era de los cultivos espaciales

BERENICE GONZÁLEZ DURAND. TANGIBLE-EL UNIVERSAL.

Desde hace casi cinco décadas se empezó a experimentar con cultivos en el espacio que han influenciado poderosamente la vida en la Tierra.

Una cápsula cilíndrica de veinte centímetros de altura logró contener el aliento de vida de una planta en la cara obscura de la Luna. La noticia sobre el primer experimento de minibiósfera realizado por la misión Chang’e-4 en el satélite terrestre dio la vuelta al mundo hace unas semanas. Alrededor de 200 imágenes recibidas por la Administración Espacial China mostraban a la pequeña planta de algodón germinando. Algunas de las fotos compartidas mostraban un pequeño tallo que parecía aferrarse a la vida en medio de una rejilla del contenedor fabricado con una aleación de aluminio.

La planta logró vivir un poco más de ocho días terrestres (212 horas para ser exactos), pues se dejo de regar cuando la misión entró en “modo de suspensión” para ahorrar energía. Aunque su vida fue breve,  la historia de los cultivos fuera de la superficie terrestre inició en realidad hace cinco décadas y sus alcances han influido la vida en la Tierra en diferentes áreas.

Este respiro verde a una distancia de 380 mil kilómetros de nuestro planeta forma parte de los pasos sobre una escalera en la que han ascendido las principales potencias espaciales del mundo. Las hazañas  se remontan a 1971 cuando una planta de puerro fue cultivada al interior de la primera estación espacial: la  Salyut 1. En este lugar histórico creado por los soviéticos, un grupo de cosmonautas permaneció 23 días haciendo varios experimentos que marcaron un capítulo sustancial en la historia de la conquista espacial; aunque un escape en el módulo de descenso de la nave ocasionó  que al final  Georgi Dobrovolski, Vladislav Vólkov y Viktor Patsayev murieran en el trayecto de regreso a la Tierra y muchas de sus experiencias fueran enterradas con ellos.

Las favoritas

Desde la década de los setenta, más de 40 especies de plantas se han desarrollado a través de diferentes misiones. Se calcula que hay alrededor de 300 mil especies de plantas en el planeta, así que la minuciosa selección de semillas que germinarán en un ambiente distinto a la Tierra no es aleatorio. Las especies que mayores aportaciones tienen en la dieta de los humanos ( y que podrían evitar el transporte de alimentos desde la Tierra en largas misiones), así como las que poseen mejores posibilidades de supervivencia ocupan los primeros lugares de la lista.

En este último rubro, una de las plantas que ha tenido un lugar privilegiado en los estudios de microgravedad  es Arabidopsis, un género de pequeñas hierbas de la familia de la mostaza. Su ciclo corto de crecimiento lo ha convertido en un modelo para la investigación fitobiológica y, de hecho, Arabidopsis thaliana, fue el primer genoma de planta secuenciado.

Esta planta floral también formaba parte de la minibiósfera de la misón china Chang’e-4 cuyo objetivo central es explorar la cuenca Aitken, la zona de impacto más antigua y extensa sobre la superficie lunar. En el referido experimento también estaban contempladas levaduras que podrían permitir regular el dióxido de carbono y el oxígeno de la pequeña biosfera creada en el contenedor, además de moscas de la fruta con las que se buscaba facilitar el proceso de fotosíntesis.

Los astronautas Georgi Dobrovolski, Vladislav Vólkov y Viktor Patsayev cultivaron una planta de puerro en la Salyut 1, la primera estación espacial. Foto: Especial.

Cabe señalar que este experimento fue seleccionado entre un grupo de 250 proyectos estudiantiles cuya convocatoria fue lanzada hace cuatro años. En general este tipo de propuestas se han convertido en los últimos años en un auténtico semillero de nuevos científicos, de hecho la NASA y la ESA subsidian programas escolares  desde nivel básico hasta educación superior donde el objetivo es imitar condiciones extremas en Tierra para ir generando nuevas ideas que literalmente germinen en un proyecto formal. Una de las más exitosas es la llamada Tomatósfera, mediante las que más de 500 mil estudiantes han participado analizando las diferencias entre cultivos en el espacio  y en la Tierra.

Entre los proyectos formales más populares que han sustentado estos sistemas de cultivo espacial en los últimos años se encuentra Veggie (Sistema de Producción Vegetal) que hace cuatro años alimentó a los astronautas de la Estación Espacial Internacional (EEI) con ensalada fresca. En este laboratorio orbital, un  ambiente que recientemente se sumó  es   el Advanced Plant Habitat, una instalación totalmente automatizada y concentrada en una  cámara grande, cerrada y con control ambiental que se utiliza para llevar a cabo investigaciones de biociencia.

La Agencia Espacial Europea (ESA), que hace trece  años lanzara su primer invernadero en miniatura, también colabora  con diversos proyectos, como Seedling Growth-3, donde nuevamente la gran protagonista es la mencionada Arabidopsis. Francisco Medina, científico español de la ESA, ha explicado que el propósito del experimento es comprobar cómo afecta la microgravedad al desarrollo de las plantas. “La gravedad determina la dirección del crecimiento de la raíz y del tallo. Que la raíz crezca hacia abajo y el tallo crezca hacia arriba no son hechos triviales”. Explica  que la gravedad es importante porque  sirve de guía a la planta para situar el “abajo”, donde están los nutrientes que la planta tiene que tomar del suelo; y el “arriba”, donde  proviene la fuente de luz. “Si no hay gravedad, no existe arriba o abajo; por tanto, las referencias para el crecimiento de la planta se pierden”.

Herencia terrenal

En el espacio, sin el marco de referencia de la gravedad terrestre, las plantas se desorientan, del mismo modo que lo hacen inicialmente los astronautas, pero para ellas es más complicado adaptarse a su nuevo entorno, así que lo que buscan probar los científicos es si la irradiación con diferentes tipos e intensidades de luz  puede restaurar los daños.

Para este experimento dependieron de la llamada FixBox un instrumento que fija las plantas cultivadas en ingravidez para su estudio en la Tierra. Se mandan semillas secas que se hidratan en la EEI. Las plántulas se mantienen en crecimiento durante seis días y después son conservadas por ultracongelación (a -80º), lo que también permite el análisis por técnicas de biología molecular a su regreso a los  laboratorios terrestres y donde se analizan los genes que están implicados en sus diversas adaptaciones.

El astronauta Jeffrey Williams, comandante de la Expedición 22, trabaja en la carga útil de Experimentos Avanzados de Plantas en Órbita-Cambium – Sistema de Expresión Genética de Arabidopsis Transgénica. Foto: NASA

El crecimiento en ausencia de gravedad también es uno de los platos fuertes de MELISSA (Alternativa Micro-Ecológica de Soporte Vital) un proyecto que inició hace dos décadas financiado por los gobiernos francés, belga y español. El elemento impulsor de MELISSA es la producción de alimentos, agua y oxígeno a partir de residuos orgánicos (biomasa no comestible, CO2, heces, urea). Este sistema está pensado como una herramienta para desarrollar  mejores sistemas  de soporte vital cerrado para misiones espaciales tripuladas a largo plazo en bases lunares y las esperadas misiones a Marte donde será clave  la producción de alimentos y oxígeno.

Antes de tocar otras superficies planetarias, todos los conocimientos generados durante décadas de investigación espacial en diferentes áreas nos acompañan cotidianamente, desde la espuma viscoelástica (memory foam) que llevamos en el interior de nuestros tenis, y que inició probándose para amortiguar mejor los movimientos sobre los asientos de los cohetes espaciales, hasta las cámaras de los teléfonos inteligentes que multiplican los selfies y que nacieron como ligeros y efectivos sensores de imágenes espaciales.

De esta misma forma, los cultivos en el espacio han heredado nuevas herramientas para la vida en tierra firme en cualquier micro o macro cosmos que podamos imaginar.  Por ejemplo, algunos estudios realizados con las plantas en la EEI originaron una guía que sirve para limpiar el aire de manera natural. Plantas comunes como la hiedra y la llamada cuna de moisés mostraron ser algunas de las más eficientes para filtrar ambientes industriales con amoniaco, benceno y formaldehídos.

El conocimiento es vasto y en un sentido más amplio han servido para fortalecer los sistemas agrícolas de ambiente controlado  e idear técnicas agrícolas en lugares inhóspitos como el Ártico y el desierto del Sahara. También han servido para diferentes aportaciones sobre el suministro de  la tecnología LED. Estos sistemas también han enriquecido propuestas arquitectónicas como los cultivos verticales en las grandes ciudades que también cumplen una función como reguladores atmosféricos.

El estudio del desarrollo de la vida de una planta frente a los cambios de gravedad y temperaturas, no solo es un medio para garantizar comestibles, oxígeno, así como filtración y recuperación de agua, entre otras herramientas de supervivencia en futuras colonias humanas fuera de la Tierra, también es uno de los primeros pasos para vencer la propia fragilidad del organismo humano.

 

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