El estudio, financiado por la NASA, abre nuevos caminos en la investigación biológica.
Créditos: foto UF/IFAS de Tyler Jones.
Los astronautas del programa Apolo participaron en un plan visionario: traer muestras del material de la superficie lunar a la Tierra, conocido como regolito, con el objetivo de poder guardarlas para estudiarlas en el futuro con equipos de última generación que aún no se habían imaginado. Cincuenta años después, en los albores de la era de Artemis con el inminente regreso de los astronautas a la Luna, tres de esas muestras se han utilizado para cultivar plantas. Por primera vez en la historia, los investigadores han cultivado la resistente y bien estudiada Arabidopsis thaliana en el regolito lunar, que es pobre en nutrientes.
“Esta investigación es fundamental para los objetivos de exploración humana a largo plazo de la NASA, ya que necesitaremos utilizar los recursos que se encuentran en la Luna y Marte para desarrollar fuentes de alimentos para astronautas que vivirán y operarán en el espacio profundo”, dijo el administrador de la NASA, Bill Nelson. “Esta investigación sobre el crecimiento de las plantas también es un ejemplo clave de cómo la NASA está trabajando para aportar innovaciones agrícolas que podrían ayudarnos a comprender cómo las plantas pueden superar condiciones precarias en áreas con escasez de alimentos aquí en la Tierra”.
Científicos de la Universidad de Florida han hecho un descubrimiento innovador, que lleva décadas en desarrollo, y que podría permitir la exploración espacial y beneficiar a la humanidad. “Aquí estamos, 50 años después, completando experimentos que se iniciaron en los laboratorios del Apolo”, dijo Robert Ferl, profesor del departamento de Ciencias Hortícolas de la Universidad de Florida, Gainesville, y autor de un artículo publicado el 12 de mayo de 2022, en Communications Biology. “Primero, hicimos la pregunta de si las plantas pueden crecer en regolito. Y segundo, ¿cómo podría ayudar a los humanos a tener una estancia prolongada en la Luna?
La respuesta a la primera pregunta es un rotundo sí. Las plantas pueden crecer en el regolito lunar. No eran tan robustas como las plantas que crecían en el suelo de la Tierra, o incluso como las del grupo de control que crecieron en un simulador lunar hecho de ceniza volcánica, pero ciertamente crecieron. Y al estudiar cómo respondieron las plantas en las muestras lunares, el equipo espera contestar también a la segunda pregunta, abriendo así el camino para que los futuros astronautas algún día cultiven más plantas ricas en nutrientes en la Luna y prosperen en el espacio profundo.
“Para explorar más y aprender sobre el sistema solar en el que vivimos, debemos aprovechar lo que hay en la Luna, para no tener que llevárnoslo todo con nosotros”, dijo Jacob Bleacher, científico jefe de exploración que apoya el programa Artemis de la NASA, en la sede de la NASA de Washington. Bleacher señala que esta es también la razón por la que la NASA está enviando misiones robóticas al Polo Sur de la Luna, donde se cree que puede haber agua que podrían usar los astronautas en el futuro. “Además, cultivar plantas es del tipo de cosas que estudiaremos cuando vayamos. Estos estudios en el terreno abren el camino para expandir esa investigación de próximos humanos en la Luna”.
Arabidopsis thaliana, originaria de Eurasia y África, pertenece a la familia de las hojas de mostaza y otras verduras crucíferas como el brócoli, la coliflor y las coles de Bruselas. También juega un papel clave para los científicos: debido a su pequeño tamaño y facilidad de crecimiento, es una de las plantas más estudiadas del mundo, utilizada como organismo modelo para la investigación en todas las áreas de la biología vegetal. Como tal, los científicos ya saben cómo son sus genes, cómo se comporta en diferentes circunstancias, ¡incluso cómo crece en el espacio!
Trabajar con muestras del tamaño de una cucharadita
Créditos: foto UF/IFAS de Tyler Jones.
Créditos: foto UF/IFAS de Tyler Jones.
Para cultivar Arabidopsis, el equipo usó muestras obtenidas en las misiones Apolo 11, 12 y 17, utilizando solo un gramo de regolito para cada planta. El equipo añadió agua y luego semillas a las muestras. Después colocaron las bandejas en cajas de terrario en una sala limpia. Se añadió una solución nutritiva diariamente.
“¡Después de dos días, comenzaron a brotar!” dijo Anna-Lisa Paul, quien también es profesora de Ciencias Hortícolas en la Universidad de Florida, y es la primera autora del artículo. “Todo brotó. ¡No puedo decirte lo asombrados que estábamos! Cada planta, ya sea en una muestra lunar o en un control, era igual hasta, más o menos, el día seis”.
Sin embargo, después del sexto día, quedó claro que las plantas no eran tan robustas como las plantas del grupo de control que crecían en ceniza volcánica, y las plantas crecían de manera diferente según el tipo de muestra en la que se encontraban. Las plantas crecían más lentamente y se les habían atrofiado las raíces; además, algunas tenían hojas enclenques y pigmentación rojiza.
20 días después, justo antes de que las plantas comenzaran a florecer, el equipo cosechó las cosechó, las molió y estudió el ARN. En un sistema biológico, los genes se decodifican en múltiples pasos. Primero, los genes, o ADN, se transcriben en ARN. Luego, el ARN se traduce en una secuencia de proteínas. Estas proteínas son responsables de llevar a cabo muchos de los procesos biológicos en un organismo vivo. La secuenciación del ARN reveló los patrones de los genes que se expresaron, lo que mostró que las plantas estaban bajo estrés y habían reaccionado de la manera en que los investigadores han visto que Arabidopsis responde al crecimiento en otros entornos hostiles, como cuando el suelo tiene demasiada sal o metales pesados.
Créditos: foto UF/IFAS de Tyler Jones.
Además, las plantas reaccionaron de manera diferente según la muestra que se utilizó, cada una recolectada de diferentes áreas de la Luna. Las plantas cultivadas en las muestras del Apolo 11 no eran tan robustas como las de los otros dos conjuntos. No obstante, las plantas crecieron.
Sembrando conocimiento para futuras investigaciones
Esta investigación abre la puerta no solo a que algún día se cultiven plantas en hábitats en la Luna, sino a una amplia gama de preguntas. Entender qué genes necesitan las plantas para adaptarse al crecimiento en regolito, ¿puede ayudarnos a comprender cómo reducir la naturaleza precaria del suelo lunar?, ¿los materiales presentes en diferentes áreas de la Luna son más propicios para el cultivo de plantas que otros?, ¿podría el estudio del regolito lunar ayudarnos a obtener más información del regolito de Marte y saber así qué plantas podrían crecer en ese material? Todas estas son preguntas que el equipo espera estudiar a continuación, con el objetivo, entre otros, de apoyar a los futuros astronautas que viajarán a la Luna.
“No solo es agradable para nosotros tener plantas a nuestro alrededor (especialmente cuando nos aventuramos a nuevos destinos en el espacio), sino que también podrían proporcionar una nutrición suplementaria a nuestras dietas y permitir la exploración humana en el futuro”, dijo Sharmila Bhattacharya, científica del programa Biological and Physical Sciences (BPS) Division de la NASA. “Las plantas son lo que nos permite ser exploradores”.
Esta investigación es parte del Apollo Next Generation Sample Analysis Program, o ANGSA, un proyecto para estudiar las muestras devueltas del Programa Apolo antes de que las misiones Artemis lleguen al Polo Sur de la Luna. BPS ayudó a respaldar este trabajo, que también respalda otras investigaciones fundamentales sobre plantas, incluidas Veggie, PONDS y Advanced Plant Habitat.
Acerca de BPS
La Biological and Physical Sciences Division de la NASA es pionera en el descubrimiento científico y permite la exploración mediante el uso de entornos espaciales para realizar investigaciones que no son posibles en la Tierra. El estudio de fenómenos biológicos y físicos en condiciones extremas permite a los investigadores avanzar en el conocimiento científico fundamental necesario para llegar más lejos y permanecer más tiempo en el espacio, a la vez que beneficia la vida en la Tierra.
Edición: R. Castro.