En algún momento de la década de 2040, la humanidad podría alcanzar una nueva frontera : Marte. Para llegar allí, necesitaremos fuentes sostenibles de alimentos, medicamentos y materiales.
por Troy Miller, Farley Kwok van der Giezen, Ryan Coates
Como investigadores que trabajamos en la ingeniería de plantas para producir dichos recursos en el espacio, a veces nos preguntan: «¿Por qué?». Con problemas como el cambio climático , la desigualdad, las pandemias globales y la degradación ambiental , ¿no deberíamos centrarnos en la Tierra, y no en Marte?
Pero la ciencia puede hacer ambas cosas. Y la investigación espacial tiene una larga trayectoria no solo de satisfacer el instinto humano de exploración, sino también de generar nuevos inventos transformadores a medida que realizamos descubrimientos en el camino.
Las plantas no son solo para el espacio
Cuando los resultados de la investigación científica fluyen al mundo real de manera práctica, esto se conoce como «traducción de la investigación».
Estas traducciones suelen ser inesperadas e impredecibles. Por ejemplo, la necesidad de la NASA de contar con tecnología de imagen compacta y ligera en el espacio condujo a la invención de los sensores de cámara compactos que ahora tenemos en teléfonos inteligentes, cámaras web, dispositivos médicos y más.
¿Ese material brillante y reflectante que se usa para desviar el calor de edificios, electrodomésticos o incluso el parabrisas del coche? Es una tecnología de aislamiento perfeccionada por la NASA para proteger las naves espaciales y a los astronautas de las fluctuaciones de temperatura en el espacio.
En la próxima década, podríamos ver plantas espaciales que mejorarán directa e indirectamente la vida en la Tierra. Entonces, ¿cómo podrían ser estas plantas preparadas para el espacio y cómo podrían beneficiar a quienes nunca abandonamos la Tierra?
Sabor y nutrición
Las plantas nos nutren y apoyan nuestro bienestar mental, pero esto por sí solo no sustenta los viajes espaciales a largo plazo.
El menú gastronómico espacial moderno consiste principalmente en alimentos procesados y de larga duración que se transportan durante el viaje o se entregan como carga a la Estación Espacial Internacional. Todo lo fresco debe producirse in situ, y la cría de animales no es una opción.
Para crear una dieta espacial equilibrada sin necesidad de suplementos dietéticos , los investigadores han estado desarrollando alimentos vegetales nutricionalmente completos con grandes cantidades de proteína de alta calidad. Se trata de plantas comestibles que se pueden cultivar y procesar en el espacio y que proporcionan un equilibrio óptimo de aminoácidos esenciales. También incluyen aminoácidos no esenciales presentes normalmente en animales, como la taurina y la creatina.
Mejorar las plantas de esta manera podría ayudar a reformular la agricultura en la Tierra, ya que las dietas basadas en plantas son más sustentables para un planeta que enfrenta una crisis climática y reducen la inequidad global de nutrientes .
Los científicos también investigan los sabores y texturas de los alimentos vegetales para abordar la queja común de los astronautas sobre la » fatiga del menú «. Durante décadas, los astronautas han reportado que su sentido del gusto se ve afectado en el espacio, lo que convierte las comidas picantes en una de las favoritas de la estación .
Resistencia ambiental
Las plantas espaciales también deben prosperar en un entorno desconocido. En la Tierra, las plantas dependen de la gravedad para saber en qué dirección deben crecer sus raíces y sus brotes. Este proceso se denomina gravitropismo.
En el espacio, el gravitropismo se confunde, lo que provoca que las raíces crezcan en direcciones aleatorias debido a los efectos de la microgravedad en la señalización hormonal. Se están realizando investigaciones para determinar los efectos de la microgravedad en el crecimiento de las plantas .
Por ejemplo, el agua es pegajosa : se aglutina porque sus moléculas se atraen entre sí, en lugar de caer en un charco. En ausencia de gravedad, esto produce masas pegajosas de agua que se adhieren a superficies como las raíces de las plantas y no fluyen a ninguna parte porque se mantienen unidas por la tensión superficial.
Además, la falta de gravedad también altera la convección, impidiendo que los gases se mezclen naturalmente con el agua. Esto limitaría la disponibilidad de oxígeno para las raíces de las plantas y provocaría un bajo nivel de oxígeno, también conocido como estrés por hipoxia.
La hipoxia vegetal también se produce debido a inundaciones durante lluvias intensas y anegamientos del suelo . La ingeniería de plantas para que toleren la hipoxia inducida por la microgravedad generará datos para mejorar la resistencia a las inundaciones de los cultivos en la Tierra, reduciendo así las pérdidas agrícolas.
Más que comida
En una base lunar o marciana, los colonos no podrían esperar meses o años para reabastecerse de recursos esenciales como medicamentos o materiales de construcción. Por ello, se están diseñando plantas espaciales para proporcionar más que solo alimentos.
Se han diseñado plantas para producir proteínas que provocan respuestas inmunes y actúan como vacunas comestibles .
En la Tierra, muchos productos farmacéuticos se producen y extraen de microbios. Las plantas pueden modificarse para producir compuestos medicinales o precursores de materiales de construcción de forma similar, pero es probable que estos compuestos afecten negativamente su crecimiento.
La capacidad de diseñar plantas para que produzcan diferentes sustancias químicas en respuesta a señales ambientales permitiría a los astronautas cambiar las plantas de producir alimentos a producir medicinas, tal vez con solo accionar un interruptor.
También se están desarrollando «circuitos» genéticos que responden a señales luminosas y químicas. Estos tienen el potencial de hacer que los cultivos se adapten mejor a las tensiones del cambio climático.
Cuando las innovaciones necesitan superar limitaciones extremas (como las condiciones del espacio) pueden acelerarse y conducir a soluciones que de otro modo no se nos ocurrirían.
La carrera por llegar a la Luna impulsó el desarrollo de muchos artículos cotidianos . Ahora, estamos al borde de una nueva revolución biotecnológica, preparándonos para crecer con audacia donde ninguna planta ha crecido antes.
Este artículo se republica de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
