Rob Ferl, a la izquierda, y Anna-Lisa Paul mirando las placas llenas en parte con suelo lunar y en parte con suelos de control, ahora bajo luces de crecimiento LED. En ese momento, los científicos no sabían si las semillas germinarían en suelo lunar. Créditos: foto UF/IFAS de Tyler Jones

Un estudio financiado por la NASA abre nuevos caminos en la investigación de plantas

En los primeros días de la era espacial, los astronautas del Apolo participaron en un plan visionario: traer muestras del material de la superficie lunar, conocido como regolito, de regreso a la Tierra, donde podrían estudiarse con equipos de última generación y guardarse para futuras investigaciones aún no imaginadas. Cincuenta años después, en los albores de la era de Artemis y el próximo regreso de los astronautas a la Luna, tres de esas muestras se han utilizado para cultivar plantas con éxito. Por primera vez en la historia, los investigadores han cultivado la resistente y bien estudiada Arabidopsis thaliana en el regolito lunar 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 los futuros astronautas que viven y operan en el espacio profundo”, dijo el administrador de la NASA, Bill Nelson. “Esta investigación fundamental sobre el crecimiento de las plantas también es un ejemplo clave de cómo la NASA está trabajando para desbloquear innovaciones agrícolas que podrían ayudarnos a comprender cómo las plantas pueden superar las condiciones estresantes en áreas con escasez de alimentos aquí en la Tierra”.

Two scientists, clad in lab coats, gloves, and protective sleeves on their arms work side-by-side at a bench under a protective hood or fume box. In the foreground, the scientist is handling a small clear box and tweezers.
Anna-Lisa Paul, a la izquierda, y Rob Ferl, trabajando con los suelos lunares en su laboratorio. Créditos: foto UF/IFAS de Tyler Jones

Científicos de la Universidad de Florida han hecho un descubrimiento innovador, que lleva décadas en desarrollo, que podría permitir la exploración espacial y beneficiar a la humanidad. “Aquí estamos, 50 años después, completando experimentos que se iniciaron en los laboratorios de Apolo”, dijo Robert Ferl, profesor del departamento de Ciencias Hortícolas de la Universidad de Florida, Gainesville, y autor comunicador en un artículo publicado el pasado mes de mayo. 12, 2022, en Biología de las Comunicaciones. “Primero hicimos la pregunta de si las plantas pueden crecer en regolito. Y segundo, ¿cómo podría algún día 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 responder también a la segunda pregunta, allanando 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 ir con valentía, debemos crecer con valentía

«Para explorar más y aprender sobre el sistema solar en el que vivimos, debemos aprovechar lo que hay en la Luna, para que no tengamos que llevarnos todo con nosotros», dijo Jacob Bleacher, científico jefe de exploración que apoya El programa Artemis de la NASA en la sede de la NASA en 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 puedan usar los futuros astronautas. “Además, cultivar plantas es el tipo de cosas que estudiaremos cuando vayamos. Entonces, estos estudios en el terreno allanan el camino para expandir esa investigación por parte de los próximos humanos en la Luna”.

Arabidopsis thaliana, originaria de Eurasia y África, es pariente 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

Close up image of a gloved hand holding an open cone-shaped tube. Scissors, held from above, hold a small, green four-leafed seedling in the tube’s opening.
Colocando una planta cultivada durante el experimento en un vial para un eventual análisis genético.
Créditos: foto UF/IFAS de Tyler Jones

Para cultivar Arabidopsis, el equipo usó muestras recolectadas en las misiones Apolo 11, 12 y 17, con solo un gramo de regolito asignado para cada planta. El equipo agregó agua y luego semillas a las muestras. Luego colocan 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 quien 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, se veía igual hasta aproximadamente el día seis».

A clear tray contains a smaller clear tray, filled with tubes. A few of tubes contain dark colored material. Pointing from the top right down to the center of the image is a clear, tapered tube.
Anna-Lisa Paul intenta humedecer los suelos lunares con una pipeta. Los científicos descubrieron que los suelos repelían el agua (eran hidrófobos), lo que provocaba que el agua se acumulara en la superficie. Se requirió agitación activa del material con agua para romper la hidrofobicidad y humedecer uniformemente el suelo. Una vez humedecidos, los suelos lunares podrían humedecerse por acción capilar para el cultivo de plantas.
Créditos: foto UF/IFAS de Tyler Jones

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 habían atrofiado. raíces; además, algunas tenían hojas atrofiadas y pigmentación rojiza.

Después de 20 días, justo antes de que las plantas comenzaran a florecer, el equipo cosechó las plantas, 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 proteína. 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.

Looking directly down on clear tray of tubes. In the middle-left are four staggered dark circles, each containing a small, green-leafed seedling. In the middle right are three similar dark circles.
El día 16 había claras diferencias físicas entre las plantas que crecían en el simulador lunar de ceniza volcánica, a la izquierda, en comparación con las que crecían en el suelo lunar, a la derecha.
Créditos: foto UF/IFAS de Tyler Jones

Además, las plantas reaccionaron de manera diferente según la muestra que se utilizó, cada una recolectada en 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 las semillas 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 adicionales. ¿Entender qué genes necesitan las plantas para adaptarse al crecimiento en regolito puede ayudarnos a comprender cómo reducir la naturaleza estresante del suelo lunar? ¿Los materiales de diferentes áreas de la Luna son más propicios para el cultivo de plantas que otros? ¿Podría el estudio del regolito lunar ayudarnos a comprender más sobre el regolito de Marte y las plantas que potencialmente crecen en ese material también? Todas estas son preguntas que el equipo espera estudiar a continuación, en apoyo de los futuros astronautas que viajan 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 complementaria a nuestras dietas y permitir la futura exploración humana», dijo Sharmila Bhattacharya, científica del programa Biológica y de la NASA. División de Ciencias Físicas (BPS). “Las plantas son lo que nos permite ser exploradores”.

Esta investigación es parte del Programa de Análisis de Muestras de la Próxima Generación de Apolo, o ANGSA, un esfuerzo para estudiar las muestras devueltas del Programa Apolo antes de las próximas misiones Artemis 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 División de Ciencias Físicas y Biológicas 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 ir más lejos y permanecer más tiempo en el espacio, al mismo tiempo que beneficia la vida en la Tierra.

Traducción no oficial del artículo original en Inglés
Créditos: NASA
Editor versión original inglesa: Bill Keeter

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