Agricultura para la era de la conquista espacial

A partir de este mes se analizarán mil plantitas germinadas en la Estación Espacial Internacional este verano

El hombre lleva unos 10.000 años cultivando sobre la faz de la tierra. Una destreza que nos ha otorgado el conocimiento necesario para sobrevivir como especie en el planeta. Pero cuando se trata del espacio, las experiencias agrícolas humanas son realmente escasas, a pesar del gran interés que tienen las principales agencias espaciales. Una futura misión a Marte o establecer nuevos asentamientos fijos más allá de la Estación Espacial Internacional (ISS) –por ejemplo en la Luna– supondría cargar cientos de toneladas de comida deshidratada y agua a bordo y «cada kilo que se sube al espacio supone un coste aproximado de 5.000 euros. Se puede enviar comida periódicamente a la ISS donde los astronautas pueden estar hasta un año. No está demasiado lejos, pero incluso ahí sería interesante producirla ‘‘in situ’’ en un futuro», opina José Eduardo González-Pastor, investigador del Departamento de Evolución Molecular del Centro de Astrobiología CSIC-INTA. Y no sólo es el coste... los vegetales son la única posibilidad de contar con alimento fresco en las misiones, algo que tiene bastante repercusión psicológica en los astronautas. Sin olvidar que pueden proporcionar oxígeno.

Hace justo un par de años, tres astronautas de la ISS degustaban en directo la primera lechuga cultivada en el espacio. El proyecto Veggie de la NASA quizá haya sido el más mediático por tratarse de la primera ensalada espacial, pero no es el único estudio que se está llevando a cabo. «Veggie fue importante porque demostró que las plantas son capaces de crecer venciendo las condiciones de microgravedad, pero desde el punto de vista científico aquel experimento no fue fundamental porque no se estableció cómo lo hacen, es decir, no se estudiaron los factores fisiológicos del desarrollo de la planta ni las claves biológicas de su adaptación a los ambientes de microgravedad», explica Javier Medina, investigador del Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC.

Respuestas genéticas

Su equipo lidera el experimento Seeding Growth-3 que pretende estudiar, precisamente, estos mecanismos que hacen que las plantas crezcan en el espacio (participan las agencias europea, ESA, y norteamericana, NASA, la Universidad de Carolina del Norte, y varios laboratorios europeos). El objetivo es automatizar los procesos biológicos para garantizar que se puede cultivar de forma sistemática en el espacio sin depender, como elemento exclusivo, de la casualidad. Para ello el pasado mes de junio enviaron desde Cabo Cañaveral a la ISS unas cajitas y unas semillas de «Arabidopsis thaliana», una especie emparentada con la col, el nabo y el rábano. Una planta habitual en todo el mundo aunque sin interés agrícola, tan adaptable a condiciones extremas como la alta salinidad de las aguas (un fenómeno cada vez más habitual en el suelo terrestre) y tan estudiada que es algo así como el equivalente vegetal al ratón blanco de la experimentación en laboratorio.

Tras el envío se hicieron germinar las plantas y se las dejó crecer durante seis días. Luego, una parte de ellas fueron fijadas con productos químicos y otra parte fue ultracongelada. De esta forma se han devuelto a la Tierra para hacer un examen sosegado. Desde esta semana las plantitas están siendo analizadas en el laboratorio ya en tierra. «Estamos interesados en ver cómo afecta la microgravedad a los genes y al ciclo celular de las plantas, porque puede comprometer el desarrollo de las mismas a la larga», detalla Medina.

Y es que las dificultades del espacio son varias y no sólo atañen al cuerpo humano. La gravedad, la temperatura, la atmósfera, la radiación ultravioleta y la luz tienen consecuencias en la proliferación celular de los organismos vegetales. Dicho de otra forma, el crecimiento de las plantas en el espacio se descoordina. «Se está experimentando contrarrestar los efectos de la microgravedad con luz que podría garantizar el desarrollo completo de las especies vegetales», matiza el investigador responsable del proyecto.

También hay que tener en cuenta que las condiciones en el 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», según explicaba el investigador antes del lanzamiento de las semillas.

Esto significa que, como en otros ámbitos, la investigación y el desarrollo tecnológico derivado de éste y otros proyectos tendrá previsiblemente consecuencias en la Tierra, aunque en la agricultura quizá sea de una forma más indirecta. Gracias al proyecto Veggie se ha originado una nueva línea de purificadores de aire y nuevos sistemas para ahorrar agua y para el proyecto Seeding Growth-3 se ha creado en España una caja de cultivo automática llamada FixBox, que consta de una tapa y una base y que se cierra automáticamente mientras suelta con la vibración los productos químicos que necesitan las semillas.

Además de la tecnología aplicada, «este tipo de experimentos nos dan mucha información para cultivar usando un mínimo de agua y de energía y para conocer qué mecanismos tienen las plantas para responder a las cambiantes condiciones climáticas, ya que estas especies son inamovibles; no pueden salir corriendo como los animales ante situaciones de estrés. Esa capacidad para adaptarse es la que interesa; aunque el estrés gravitatorio y otros como el hídrico no sean iguales, la respuesta sí lo es», matiza Medina.

Además de con esta col se están testando otras especies vegetales. Existe una investigación conjunta entre el Centro Internacional de la Papa de Perú y la NASA, de nombre Papas en Marte. Recientemente estos dos organismos anunciaron que han encontrado la variedad de patata más resistente y la que mejor podría adaptarse para crecer en Marte. El tubérculo se desarrolló con un suelo con un 30% de sal, una concentración de un 10% de CO2 (en Marte llega al 95%) y una temperatura de entre -5ºC y 20ºC (las del Planeta Rojo alcanzan los -60ºC). Por otro lado, el Centro Aeroespacial Alemán está pendiente de mandar al espacio su satélite Eu:Cropis, una estructura que reproducirá a 600 kilómetros de altura tanto la atmósfera marciana como la lunar durante seis meses. En su interior se espera que germine una tomatera. La intención es que la plantita se alimente gracias a un filtro por goteo que convertirá la orina sintética en fertilizantes de fácil absorción. Un tanque de presión reproducirá la atmósfera de la Tierra mientras que un sistema de iluminación LED proporcionará los intervalos de luz diurna. «La única forma de cultivar en el espacio es copiar las condiciones de la Tierra, utilizar luz artificial, usar invernaderos, garantizar las concentraciones de CO2 y los rangos de temperatura admisibles. Además, los invernaderos podrían servir para aprovechar los desechos de los astronautas. Los sistemas cerrados de vida y muerte son una tendencia en el sector aeroespacial», afirma González Pastor.

Lo que las agencias pretenden crear a la larga son naves espaciales autosuficientes que imiten a la Naturaleza, no necesiten aportes del exterior y en los que se reciclen los residuos, también los orgánicos. Ahí se enmarca el proyecto Melissa (acrónimo de Alternativa de Sistema de Vida Micro-Ecológico), de la ESA que lleva activo más de 25 años. Y es que crear un ecosistema circular sin más aporte que una fuente de energía no sólo puede acercarnos a Marte sino ayudarnos con los posibles cambios del Planeta Azul.