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viernes, 25/07/14 - 23: 12 h

astronomía

¿Te comerías un tomate cultivado en el espacio? Lo que sabemos sobre las plantas espaciales

Antonio Martínez Ron

lunes, 13/05/13 - 08:18

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  • Los experimentos con plantas en el espacio muestran algunas sorpresas.
  • Sutiles diferencias de desarrollo podrían suponer problemas en misiones largas.
  • Los científicos buscan cultivos que sobrevivan al estrés y crezcan de forma robusta.
Lo que sabemos sobre las plantas espaciales  -Foto: Don Pettit , NASA

Durante las últimas dos décadas, los científicos han realizado todo tipo de experimentos para estudiar el crecimiento de las plantas en el espacio. Las últimas pruebas en la Estación Espacial Internacional (ISS) muestran que se producen algunas alteraciones a nivel molecular y celular y que la ausencia de gravedad provoca algunas diferencias. Por sutiles que parezcan, estas variaciones podrían ser determinantes en el desarrollo de futuros cultivos que permitan a los astronautas cultivar sus propios alimentos en viajes de larga duración o colonias espaciales, y pueden servir a los científicos para mejorar aspectos concretos de su desarrollo.

El equipo de Javier Medina, del Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC), uno de los pioneros mundiales en esta materia, participa en la misión internacional Seedling Growth cuya primera fase partió hacia la ISS el pasado 1 de marzo. “Si queremos que las plantas lleguen a acompañar al ser humano en las aventuras de exploración futuras”, asegura Medina a lainformacion.com, “debemos ser capaces de reproducir plantas con el mismo rendimiento que en la Tierra, no nos podemos conformar con una planta que a duras penas acabe desarrollándose”. Esto, explica el investigador, hoy por hoy no sucede y “lo que sabemos de las plantas cultivadas en el espacio es que no serían de la misma calidad y robustez que en la Tierra”, por lo que habrá que hacer modificaciones ambientales o genéticas que permitan su mejora.

Pero, ¿qué sabemos hasta ahora de los cambios que sufren las plantas en el espacio? Lo analizamos en diez puntos con la ayuda de Javier Medina.  

1. Diferencias en el crecimiento

Aunque existen datos contradictorios - en algunos experimentos las plantas crecen menos en el espacio que en la Tierra y en otros más-, está confirmado que las condiciones de microgravedad producen anomalías. Por un lado, las raíces no siguen la pauta que siguen en la Tierra, y por otro el transporte de una hormona tan importante para el crecimiento como la auxina depende de la gravedad. En cualquier caso, es en las primeras etapas de desarrollo de la planta cuando más se aprecia esta diferencia. "Las plántulas crecen algo más en las primeras fases", confirma Javier Medina, "y posteriormente ralentizan su crecimiento". La respuesta puede estar en los procesos moleculares.

2. Alteraciones a nivel celular

En relación al punto anterior, el equipo de Medina ha descubierto que se producen algunas alteraciones relacionadas con la división de las células cuando están en condiciones de microgravedad y en unas regiones claves conocidas como meristemos. "Lo que hemos encontrado", explica, "es que el crecimiento y la división están desacoplados. Por decirlo de alguna manera, la célula se divide antes de tiempo y el resultado es la presencia de células más pequeñas de lo normal y más numerosas". Esto podría explicar por qué en las primeras etapas las plantas son más largas en el espacio. Aunque el crecimiento se normaliza a posteriori con las condiciones ambientales adecuadas, conocer este detalle podría ayudar a entender el papel de la gravedad en el proceso.

Comparativa del crecimiento de la misma planta en la Tierra y en la ISS

3. Una extraña respuesta a la luz roja

Todas las plantas presentan una respuesta a la presencia de la luz, un fenómeno conocido como fototropismo, que puede ser positivo o negativo. El tallo, por ejemplo, presenta fototropismo positivo, pues crece hacia la luz, mientras que las raíces reaccionan al revés. Una de las sorpresas que ha presentado la investigación de plantas en la ISS es la respuesta de las raíces a cierto tipo de luz. "Hemos descubierto que las raíces son sensibles a la luz roja, cosa que en la Tierra no hacen", asegura Medina. Lo interesante es que este cambio viene producido por una expresión diferente de ciertos genes que cambia el comportamiento de la planta y que los científicos están investigando.

4. Respuestas a la gravedad

La forma en que los nutrientes se desplazan por el interior de la planta se ve afectada también por la ausencia de gravedad. La planta sobrevive porque no todo el trasporte de nutrientes se basa en este sistema y los procesos de transporte son mixtos y "también se produce de célula a célula", apunta Medina. La respuesta de la gravedad (gravitropismo) se produce porque las plantas han desarrollado unos orgánulos celulares específicos llamados estatolitos para detectarla y reaccionar. 

--> Leer: Las plantas de la Estación Espacial brillan cuando se estresan

La consecuencia más visible en el espacio, indica Madina, es que las raíces crecen de una forma más desordenada en el espacio. "Mientras en la Tierra ves todos los tallitos alineados, cuando lo haces sin gravedad se ve una especie de maraña". Conocer y modificar estos procesos, apunta el científicos del CSIC, puede tener importantes consecuencias en la agricultura terrestre, ya que se podrían "generar plantas con el gravitropismo más o menos acentuado, que sean capaces de crecer las raíces más o menos profundas en el suelo y  aprovechar corrientes de agua, etc.".

5. El efecto de las radiaciones

Una de las asignaturas pendientes es conocer de qué modo afecta la radiación cósmica a los vegetales cultivados en el espacio. La interacción de la radiación con el ADN produce modificaciones y daños que pueden ser irreversibles, por lo que este es un factor que es imprescindible controlar para hacer posible el cultivo. Aún se desconoce el efecto de la radiación en las plantas a largo plazo, en términos de relación entre intensidad de radiación y cantidad de daño, pero en todo caso los cambios alterarían aspectos morfológicos de la planta y aspectos como el desarrollo o la viabilidad de las semillas futuras. En principio no las haría tóxicas o no aptas para el consumo, pero haría inviable su aprovechamiento.  

6. Cambios de sensibilidad

Otro aspecto curioso, apunta Medina, es que parece que si se pierden unas capacidades aumentan las otras, como cuando un ciego desarrolla su capacidad táctil y auditiva. "Las plantas para su crecimiento dependen de la gravedad, pero si se pierde esta señal aumenta o cambia la sensibilidad a las otras, como la respuesta a la luz, a la presencia de agua o a los toques". Esta última capacidad, conocida como tigmotropismo, es la respuesta de las plantas cuando contactan con un objeto sólido.

7. El esquema primitivo permanece

Otro aspecto importante que se han comprobado en el espacio es que la gravedad no influye en el desarrollo de la estructura básica de la planta: las hojas y las raíces se alejan en direcciones opuestas y aunque se han encontrado algunas alteraciones en el hipocótilo (una especie de esbozo de tallo o tallo embrionario), éste sigue diferenciando la parte aérea de la planta de las raíces. Del mismo modo, la planta sigue la pauta de desviación que en la Tierra les sirve para aferrarse a paredes y ramas, una capacidad de movimiento que evolutivamente les ha servido para buscar nutrientes y sobrevivir en el entorno.

8. Problemas logísticos

Algunos de los aspectos a los que afecta la ausencia de gravedad son puramente logísticos. El riego, por ejemplo, varía respecto a las condiciones terrestres y se basa en el empapado y la absorción de agua por capilaridad. De la misma forma, si no hubiera ventilación forzada, el oxígeno, el CO2 o el etileno se estancarían y acumularían alrededor de la planta durante horas y el desarrollo normal de la planta, e incluso su viabilidad, se verían seriamente afectados.

9. Más agua y más fertilizantes

 Algunos de los descubrimientos sobre las plantas en el espacio se han producido de forma accidental. En abril de 2010, se cultivaron varios ejemplares de mizuna (una especie de lechuga de origen japonés) en la Estación Espacial Internacional. Un problema con el sistema de riego provocó que una de las plantas recibiera mucha más agua de la programada y en lugar de crecer menos, los científicos comprobaron que la planta creció más rápido y que un mayor suministro de fertilizantes era más beneficioso de lo que creían. 

10. ¿Me podría comer un tomate cultivado en el espacio?

Por increíble que parezca, aún no se ha conseguido que una planta dé frutos comestibles en el espacio.  El intento más serio de conseguirlo en 2007, fracasó porque la tomatera murió a los pocos días. Sí se han enviado semillas de tomate al espacio durante varios años y después se han plantado en la Tierra sin que se aprecien diferencias con los tomates de toda la vida. En cualquier caso, ¿se podría comer sin problemas un tomate cultivado en la estación espacial? "Con las pistas que tenemos", asegura Medina, " lo esperable es que sea un tomate normal y que los cambios afecten a su capacidad reproductora, que las semillas no sean de la misma calidad, por ejemplo, o que el tomate  no sea tan grande".  Tal vez, como sucede cada día en la Tierra, los astronautas también se quejen entonces de que los tomates no saben a tomate.

Antonio Martínez Ron

Colaborador de Ciencia

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