Por primera vez en la historia, científicos logran cultivar plantas en suelo de la Luna

Los científicos han cultivado plantas en muestras de suelo lunares, un hito que demuestra que es posible cultivar vegetales en el satélite, pensando en futuras misiones espáciales.




En un nuevo artículo publicado en la revista Communications Biology, los investigadores de la Universidad de Florida (UF), Estados Unidos, demostraron que las plantas pueden brotar y crecer con éxito en el suelo lunar. Su estudio también investigó cómo las plantas responden biológicamente al suelo de la luna, también conocido como regolito lunar, que es radicalmente diferente del suelo que se encuentra en la Tierra.

Este trabajo es un primer paso hacia el cultivo de plantas algún día para alimento y oxígeno en la luna o durante misiones espaciales. Más inmediatamente, esta investigación se produce cuando el Programa Artemisa planea devolver a los humanos a la luna.

In this 2021 photo provided by the University of Florida, Institute of Food and Agricultural Sciences, a researcher places a thale cress plant grown during a lunar soil experiment in a vial for genetic analysis, at a laboratory in Gainesville, Fla. For the first time, scientists have used lunar soil collected by long-ago moonwalkers to grow plants, with results promising enough that NASA and others already are envisioning hothouses on the moon for the next generation of lunar explorers. (Tyler Jones/UF/IFAS via AP)

“Artemisa requerirá una mejor comprensión de cómo cultivar plantas en el espacio”, dijo Rob Ferl, uno de los autores del estudio y profesor distinguido de ciencias hortícolas en el Instituto de Ciencias Agrícolas y Alimentarias (IFAS por sus siglas en inglés) de la UF.

Incluso en los primeros días de la exploración lunar, las plantas jugaron un papel importante, señaló Anna-Lisa Paul, también una de las autoras del estudio y profesora investigadora de ciencias hortícolas en UF/IFAS.

“Las plantas ayudaron a establecer que las muestras de suelo traídas de la luna no albergaban patógenos u otros componentes desconocidos que dañarían la vida terrestre, pero esas plantas solo se espolvorearon con el regolito lunar y nunca se cultivaron en él”, dijo Paul.

En esta foto, un investigador cosecha una planta de berro en suelo lunar, en un laboratorio de Gainesville, Florida. Foto: AP

Paul y Ferl son expertos reconocidos internacionalmente en el estudio de plantas en el espacio. A través del Laboratorio de Plantas Espaciales de la UF, han enviado experimentos en transbordadores espaciales, a la Estación Espacial Internacional y en vuelos suborbitales.

“Para futuras misiones espaciales más largas, podemos usar la luna como centro o plataforma de lanzamiento. Tiene sentido que queramos usar el suelo que ya está allí para cultivar plantas”, dijo Ferl. “Entonces, ¿qué sucede cuando cultivas plantas en suelo lunar, algo que está totalmente fuera de la experiencia evolutiva de una planta? ¿Qué harían las plantas en un invernadero lunar? ¿Podríamos tener granjeros lunares?”

Para comenzar a responder estas preguntas, Ferl y Paul diseñaron un experimento engañosamente simple: plantar semillas en suelo lunar, agregar agua, nutrientes y luz, y registrar los resultados.

La complicación: los científicos solo tenían 12 gramos, solo unas pocas cucharaditas, de suelo lunar para hacer este experimento. Prestado por la NASA, este suelo se recolectó durante las misiones Apolo 11, 12 y 17 a la luna. Paul y Ferl solicitaron tres veces en el transcurso de 11 años la oportunidad de trabajar con el regolito lunar.

La pequeña cantidad de suelo, sin mencionar su incalculable importancia histórica y científica, significó que Paul y Ferl tuvieron que diseñar un experimento cuidadosamente coreografiado a pequeña escala. Para hacer crecer su pequeño jardín lunar, los investigadores usaron pozos del tamaño de un dedal en placas de plástico que normalmente se usan para cultivar células. Cada pozo funcionaba como una olla. Una vez que llenaron cada “maceta” con aproximadamente un gramo de suelo lunar, los científicos humedecieron el suelo con una solución nutritiva y agregaron algunas semillas de la planta Arabidopsis.

Arabidopsis se usa ampliamente en las ciencias de las plantas porque su código genético ha sido completamente mapeado. El cultivo de Arabidopsis en el suelo lunar permitió a los investigadores comprender mejor cómo el suelo afectó a las plantas, hasta el nivel de expresión génica.

Como puntos de comparación, los investigadores también plantaron Arabidopsis en JSC-1A, una sustancia terrestre que imita el suelo lunar real, así como suelos marcianos simulados y suelos terrestres de ambientes extremos. Las plantas cultivadas en estos suelos no lunares fueron el grupo de control del experimento.

Antes del experimento, los investigadores no estaban seguros de si las semillas plantadas en los suelos lunares brotarían. Pero casi todos lo hicieron.

“Nos quedamos asombrados. No predijimos eso”, comentó Paul. “Eso nos dijo que los suelos lunares no interrumpieron las hormonas y las señales involucradas en la germinación de las plantas”.

Anna-Lisa Paul, a la izquierda, y Rob Ferl, trabajan con suelos lunares en su laboratorio de Gainesville, Florida. Foto: Tyler Jones vía AP.

Suelo lunar

Sin embargo, con el paso del tiempo, los investigadores observaron diferencias entre las plantas cultivadas en suelo lunar y el grupo de control. Por ejemplo, algunas de las plantas que crecían en los suelos lunares eran más pequeñas, crecían más lentamente o tenían un tamaño más variado que sus contrapartes.

Todos estos eran signos físicos de que las plantas estaban trabajando para hacer frente a la composición química y estructural del suelo lunar, explicó Paul. Esto se confirmó aún más cuando los investigadores analizaron los patrones de expresión génica de las plantas.

“A nivel genético, las plantas estaban sacando las herramientas que normalmente se usan para hacer frente a los factores estresantes, como la sal y los metales o el estrés oxidativo, por lo que podemos inferir que las plantas perciben el entorno del suelo lunar como estresante”, dijo Paul. “En última instancia, nos gustaría utilizar los datos de expresión génica para ayudar a abordar cómo podemos mejorar las respuestas al estrés hasta el nivel en que las plantas, en particular los cultivos, puedan crecer en el suelo lunar con muy poco impacto en su salud”.

La forma en que las plantas responden al suelo lunar puede estar relacionada con el lugar donde se recolectó el suelo, dijeron Ferl y Paul, quienes colaboraron en el estudio con Stephen Elardo, profesor asistente de geología de la misma casa de estudios.

Por ejemplo, los investigadores descubrieron que las plantas con más signos de estrés eran las que crecían en lo que los geólogos lunares llaman suelo lunar maduro. Estos suelos maduros son los que están más expuestos al viento cósmico, que altera su composición. Por otro lado, a las plantas cultivadas en suelos comparativamente menos maduros les fue mejor.

Diferencias entre las plantas de berro cultivadas en ceniza volcánica de la Tierra (a la izquierda), que tenía un tamaño de partícula y una composición mineral similares a los del suelo lunar (a la derecha) después de 16 días. Foto: Tyler Jones vía AP.

El cultivo de plantas en suelos lunares también puede cambiar los suelos mismos, señaló Elardo.

“La luna es un lugar muy, muy seco. ¿Cómo responderán los minerales en el suelo lunar al tener una planta creciendo en ellos, con el agua y los nutrientes agregados? ¿Agregar agua hará que la mineralogía sea más hospitalaria para las plantas? dijo Elardo.

Los estudios de seguimiento se basarán en estas preguntas y más. Por ahora, los científicos están celebrando haber dado los primeros pasos para cultivar plantas en la luna.

“Queríamos hacer este experimento porque, durante años, nos hicimos esta pregunta: ¿Crecerían las plantas en suelo lunar?”, dijo Ferl. “Resulta que la respuesta es sí”.

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