El CSIC envía semillas a la Estación Espacial Internacional

Las plantas crecidas sin gravedad muestran importantes cambios a nivel celular y molecular en las primeras etapas El objetivo es estudiar el cultivo de especies vegetales en el espacio

A. PELÁEZ/AGENCIAS MÁLAGA.

El experimento se denomina Seedling Growth-3 y forma parte de la misión espacial SpaceX-11 de la Estación Espacial Internacional (ISS, por sus siglas en inglés). El lanzamiento se efectuó el 1 de junio desde Cabo Cañaveral, en Florida (Estados Unidos). En el ensayo participa un equipo internacional liderado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y consiste en el envío de semillas de una especie vegetal a la ISS para estudiar el cultivo de plantas en condiciones de gravedad cero.

El investigador español Francisco Javier Medina, del Centro de Investigaciones Biológicas (CIB-CSIC), lidera el proyecto, que incluye dos laboratorios franceses y está dirigido por la Universidad de Carolina del Norte. Además, cuenta con el respaldo de las agencias espaciales europea (ESA) y norteamericana (NASA).

La gravedad es determinante para el desarrollo de las plantas. Sin embargo, las plantas pueden crecer también en ausencia de gravedad, aunque no se conocen las claves biológicas que lo hacen posible. «Este experimento, resultado de la colaboración entre grupos de investigación europeos y norteamericanos, es el tercero y último de una serie cuyo objetivo es conocer los efectos de la ausencia de gravedad sobre el desarrollo de las plantas para hacer posible el cultivo de especies vegetales de interés en el ambiente espacial», señala Medina, que considera que «el cultivo de plantas es imprescindible como apoyo de la exploración humana del espacio y, en concreto, para sostener la presencia de seres humanos en Marte».

En los últimos años, varios experimentos han logrado que crezcan en el espacio distintas especies. En 2016, la NASA presentó la primera flor -zinnias- cultivada en la ISS y en agosto de 2015 los astronautas estadounidenses Scott Kelly y Kjell Lindgren y el japonés Kimiya Yui degustaron una «lechuga espacial».

Dentro del proyecto Seedling Growth, en 2013 y 2014 llegaron a la ISS miles de semillas de 'Arabidopsis thaliana', una planta modelo de las más utilizadas en los laboratorios de biología y con la que este año se quiere avanzar en la experimentación.

«Esta planta se utiliza en investigación porque se conocen muchos datos sobre ella (entre ellos su genoma completo)», informa Medina, que considera que la planta es «fácil de manipular y de cultivar», por lo que se pueden obtener «numerosos datos biológicos con mucha más facilidad que en las especies de interés agrícola, en las que luego se aplica la información obtenida en esta especie modelo».

La 'Arabidopsis thaliana' es una hierba sin aparente interés para el ser humano y emparentada evolutivamente con la col, el nabo, rábano o la mostaza, señala Medina.

Se utiliza en investigación como el ratón de laboratorio en biomedicina y se conocen muchos datos sobre ella, entre ellos su genoma completo; es fácil de manipular y cultivar.

Según explica el investigador, las condiciones ambientales del espacio, especialmente la ausencia de gravedad, representan para las plantas un estrés comparable a la salinidad, la sequía, el frío y el calor, de modo que el experimento que se va a realizar utilizará métodos similares a los que se emplean en las investigaciones sobre la respuesta de las plantas al cambio climático en la Tierra.

De las 1.748 semillas de 'Arabidopsis' que han llegado a la ISS, 420 crecerán en gravedad cero -microgravedad-, otras 420 en gravedad 1 (la de la Tierra) y 908 en gravedad 0,3 (Marte). Las semillas se hidratarán en la estación y germinarán originando pequeñas plantas (plántulas) que crecerán durante seis días. Posteriormente se detendrá su crecimiento y se preservarán para analizarlas en la Tierra, aproximadamente un mes después.

Esto será posible gracias en parte a tecnología española, al aparato FixBox, diseñado y construido por la empresa Sener S. A. con financiación de la ESA, que preservará las «las plantas espaciales» hasta que lleguen al CSIC.

Evolutivamente las plantas se originaron en el mar, así que el problema más importante que tuvieron que resolver para «colonizar la tierra firme» fue desarrollar estructuras rígidas que permitieran resistir la fuerza de la gravedad sin desmoronarse; además, las plantas terrestres «aprendieron» a utilizar el estímulo gravitatorio para establecer la dirección de su crecimiento, relata Medina.

Pero las plantas también crecen sin gravedad y ahora el objetivo es entender cómo, aunque los primeros experimentos realizados con 'Arabidopsis thaliana' ya apuntan a una posible explicación.

Existe un proceso de adaptación del que, si bien aún no se conocen sus mecanismos biológicos, hace que el estímulo de la gravedad se sustituya por otro «igual de potente».

«Nuestra hipótesis es que la luz y en particular la luz roja puede contribuir decisivamente a este proceso, pero necesitamos conocer cómo y cuándo se desencadena y ocurre la adaptación».

Lo que sí ya saben los investigadores es que las plantas crecidas en el espacio muestran importantes cambios a nivel celular y molecular en las primeras etapas de su desarrollo.

En un experimento realizado en la misión Cervantes en la ISS por el astronauta Pedro Duque se demostró, por ejemplo, que las células proliferantes de la raíz, sobre las que se basa el programa de desarrollo de la planta, se alteraban fuertemente en cuanto al tiempo que tardaban en completar cada ciclo de división celular.

Medina subraya que la ausencia de gravedad además representa para las plantas un estrés comparable al que provoca la sequía, salinidad, el frío o calor: el abordaje experimental de nuestra investigación tiene muchos puntos en contacto con los estudios sobre la respuesta de las plantas al cambio climático de la Tierra.

«No estamos estudiando el cambio climático, pero nuestra investigación sí puede ayudar a conocer más sobre los mecanismos de respuesta de las plantas y su adaptación a condiciones de estrés en general», recalca este investigador, quien también recuerda que cultivar sin gravedad es imprescindible como apoyo de la exploración humana del espacio y para sostener la presencia humana en Marte. Para Medina, para que el cultivo de plantas en el espacio se realice «sin incertidumbres, de modo sistemático, fiable y productivo», es «imprescindible» conocer cuáles son los mecanismos biológicos de la adaptación. «El proyecto Seedling Growth, en sus sucesivas fases, analiza el papel de la luz en estos mecanismos de adaptación, con resultados satisfactorios hasta el momento, que se pretenden consolidar y ampliar en esta tercera parte», detalla.

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