Cultivando plantas espaciales para el próximo viaje a Marte

“Un pequeño bocado para el hombre y un salto gigante para #NASAVEGGIE”, con esta frase anunciaba el astronauta Scott Kelly un hecho histórico: él y sus compañeros Kjell Lindgren y Kimiya Yui eran los primeros seres humanos que se comían una verdura cultivada fuera de la Tierra, en el espacio, concretamente una lechuga. Con su aceite y todo.

Desde entonces la ‘agricultura espacial’ ha ido a más y ahora ya no sólo se cultivan lechugas, también rábanos y hasta coles. Todo para que, cuando llegue el día en que el ser humano pueda viajar lejos de la Tierra, lleve en un rincón de la nave espacial su propio huerto de verduras. Es la única manera de afrontar viajes largos.

Pero, para que la Humanidad pueda dar ese gran salto y Scott Kelly se comiera una lechuga en el espacio, ha habido otros hombres que han dado sus ‘pequeños pero grandes pasos’ en la Tierra. Uno de ellos ha sido el español Francisco Javier Medina, investigador del CISC, del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas.

Medina ha liderado durante diez años una investigación que ahora está en su última fase, a falta de publicar los últimos artículos científicos. Un proyecto para hacer crecer semillas en el espacio, en la Estación Espacial Internacional. El primer paso para que, ahora, los astronautas puedan cultivar lechugas y rábanos.

El proyecto es una iniciativa conjunta entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA. El equipo americano está dirigido por John Z. Kiss, profesor de biología de la Universidad de Mississippi. La dirección europea del proyecto la detenta el laboratorio de 'Nucleolo, Proliferación Celular y Microgravedad en Plantas' del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, con Francisco Javier Medina al frente.

“Nadie duda de que el ser humano en sus viajes fuera de la Tierra tiene, inexorablemente, que llevar plantas en su equipaje como compañeras de viaje para su soporte vital” explica Medina. Pero, para ello, ha sido necesario resolver un problema importante: la ausencia de gravedad.

"El ser humano en sus viajes fuera de la Tierra tiene, inexorablemente, que llevar plantas en su equipaje como compañeras de viaje"

En la Tierra las plantas dependen de la gravedad para crecer y sobrevivir, “la ausencia de gravedad modifica muy drásticamente el crecimiento de las plantas”, explica Medina “es la responsable de que la raíz crezca hacia abajo y el tallo crezca hacia arriba y eso no es trivial”, añade, “ la raíz tiene que crecer hacia abajo para absorber el agua y las sales minerales y el tallo tiene que crecer hacia arriba para exponer lo máximo posible las hojas a la luz del sol y realizar la fotosíntesis, eso se llama gravitropismo”.

‘Arriba’ y ‘abajo’ son conceptos definidos por la gravedad. No existen en el espacio. ¿Cómo puede crecer una planta cuando no hay un ‘arriba ni un ‘abajo’?. “En ausencia de gravedad y de luz, las raíces y el tallo crecen de una forma completamente desordenada y arbitraria”, explica Medina.

La respuesta está en la luz

En la Tierra las plantas no sólo dependen de la gravedad para crecer. También dependen de la luz, se orientan y crecen hacia la luz (fototropismo). Y esa fue la solución en la Estación Espacial. La luz sí se podía utilizar pero ¿sería suficiente?

Los investigadores expusieron las plantas a diferentes tipos de luz para comprobar si podían mitigar el impacto adverso de la ausencia de gravedad en las plantas. Durante algunos días se les sometió a una luz blanca lo más similar posible a la de la Tierra. También se les sometió a pulsos de luz roja y a periodos sin luz. ¿Cuál fue el resultado?

La luz que más hizo por las plantas fue la luz roja: “las plantas tienen unos receptores en las células capaces de percibir la luz roja”, explica Medina “y envían hacia el interior, hacia el genoma de la plantas, una serie de señales que potencian determinados procesos celulares como el crecimiento o la proliferación celular”

“La luz roja es capaz de activar las funciones importantes que la ausencia de gravedad modifica o altera"

“La luz roja es capaz de activar ese tipo de funciones importantes que la ausencia de gravedad modifica o altera”. De alguna manera se “guía” a las plantas con luz. “Hemos avanzado en los mecanismos de adaptación de las plantas a germinar y crecer en ambiente espacial”

Una planta modesta pero muy importante

La Arabidopsis thaliana es una planta muy modesta, una planta que nadie tendría en casa, “una hierbecilla con nulo interés práctico de ningún tipo fuera de lo científico”, explica Medina, pero se utiliza mucho en experimentos: “es como el ratón de laboratorio para la biología vegetal”

Una planta humilde pero importante. Fue la primera cuyo genoma se secuenció en los años 90 del siglo XX y es fácil de manipular genéticamente en aras de la ciencia. Seguramente ha hecho más por la Humanidad que la mejor de las lechugas.

No sólo ha viajado al espacio, aquí en la Tierra se utiliza en estudios para conseguir plantas resistentes en condiciones extremas como la sequía, niveles altos de salinidad y temperaturas muy elevadas, explica Medina: “Es la herramienta común, en la que los biólogos vegetales de todo el mundo nos entendemos y lo que se aprende con ella se puede aplicar a otras plantas de interés agrícola”.

Así que unas cuantas semillas secas de Arabidopsis thaliana viajaron al espacio para someterse a la dura prueba de crecer sin gravedad.“ Se enviaron secas y se hidrataron ya en el espacio, germinaron en el espacio y crecieron durante seis días”.

Lo consiguieron. Con ayuda de la luz roja.

Fueron sólo seis días, pero seis días fundamentales porque de ellos dependía que la planta fuera viable o no. "Las primeras etapas del desarrollo son absolutamente decisivas para la viabilidad y para el crecimiento y para la vida del ser vivo, esto es aplicable también a seres humanos”, cuenta Medina.

El experimentó tuvo éxito pero hubo que superar muchos obstáculos: “Un experimento en la Estación Espacial cuesta mucho trabajo, cuesta mucho dinero y requiere una cantidad de condicionantes impresionantemente mayores que un experimento en tierra”, dice Medina.

La colaboración entre el equipo americano y español ha sido extraordinaria “hemos funcionado como un sólo equipo”, Medina se muestra orgulloso de la sinergia conseguida y cuenta que en la investigación se ha utilizado un dispositivo necesario para preservación de las muestras, que ha sido diseñado y fabricado por una empresa española.

¿Y ahora..?

En estos momentos la NASA continúa experimentando con plantas en la ISS pero “la Agencia Espacial Europea se ha quedado atrás”, dice Medina, “estamos ahora mismo realizando experimentos en tierra con dispositivos de simulación de microgravedad porque la Agencia Espacial Europea no ha convocado nuevos proyectos para la ISS”. La NASA sí lo ha hecho.

La investigación ha avanzado y ahora se trabaja, incluso, con cultivos hidropónicos que utilizan agua en lugar de tierra.

A partir de la experiencia adquirida, entre otros, por el experimento de Medina, se pudo dar el salto a las plantas de cosecha. Y Scott Kelly pudo comerse su ‘lechuga espacial’ gracias a una investigación que, en parte, nació en un laboratorio situado en la madrileña calle Ramiro de Maeztu, en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas.