¡°Las primeras plantas comestibles se cultivar¨¢n en la Luna en 2024¡±

Francisco Javier Medina (Toledo, 67 a?os) es el l¨ªder de un equipo de cient¨ªficos europeos que hace unas semanas recibi¨® el diploma del premio NASA Group Achievement por sus avances en el estudio del crecimiento de plantas en el espacio. Este reconocimiento se suma a la medalla ELGRA que recibi¨® en septiembre de la Sociedad Europea de Investigaci¨®n en Microgravedad. Medina, que ha dedicado la mayor parte de su vida a entender la biolog¨ªa celular de los ¨¢rboles y de las flores, responde a las preguntas en su laboratorio del Centro de Investigaciones Biol¨®gicas Margarita Salas de Madrid, en el q...

Francisco Javier Medina (Toledo, 67 a?os) es el l¨ªder de un equipo de cient¨ªficos europeos que hace unas semanas recibi¨® el diploma del premio NASA Group Achievement por sus avances en el estudio del crecimiento de plantas en el espacio. Este reconocimiento se suma a la medalla ELGRA que recibi¨® en septiembre de la Sociedad Europea de Investigaci¨®n en Microgravedad. Medina, que ha dedicado la mayor parte de su vida a entender la biolog¨ªa celular de los ¨¢rboles y de las flores, responde a las preguntas en su laboratorio del Centro de Investigaciones Biol¨®gicas Margarita Salas de Madrid, en el que trabaja desde hace m¨¢s de cuatro d¨¦cadas. Sus descubrimientos son claves para que los astronautas puedan cultivar lechugas, coles o soja en la pr¨®xima misi¨®n tripulada a la Luna, planeada por la NASA para 2024.

Pregunta. ?Por qu¨¦ recibieron este premio de la NASA?

Respuesta. Por los resultados de la investigaci¨®n Seedling Growth (Crecimiento de pl¨¢ntulas), que realizamos en conjunto con un grupo de cient¨ªficos norteamericanos, y por el trabajo en equipo y la colaboraci¨®n internacional que implic¨® el proyecto. Las investigaciones se hicieron en el m¨®dulo europeo de la Estaci¨®n Espacial Internacional con una c¨¢mara de cultivo de semillas norteamericana, y con un dispositivo especial espa?ol para preservar las muestras en condiciones ideales para su an¨¢lisis. Pusimos en com¨²n tecnolog¨ªa, conocimientos y resultados, y eso fue lo que valor¨® la NASA.

P. ?En qu¨¦ consiste Seedling Growth?

R. Es un proyecto ambicioso y complejo que comenz¨® en 2009, implic¨® tres vuelos espaciales, y culmin¨® su fase experimental a finales de 2018. Nuestro objetivo era entender qu¨¦ les pasa a las c¨¦lulas y a los genes de las plantas en el espacio, sin gravedad y con ambientes distintos a los de la Tierra, para as¨ª poder desarrollar estrategias que en los pr¨®ximos a?os permitan el cultivo de especies comestibles en Marte o en la Luna. De alg¨²n modo fue la continuaci¨®n de lo que hab¨ªamos encontrado en el primer experimento de biolog¨ªa de plantas que se hizo en Europa, dirigido por Roberto Marco y por m¨ª, en la misi¨®n Cervantes en 2003 en la que particip¨® el astronauta espa?ol Pedro Duque, actual ministro de Ciencia e Innovaci¨®n.

P. ?C¨®mo fueron los experimentos en la Estaci¨®n Espacial?

R. Al espacio mandamos unas 400 cajitas en total, cada una con 28 semillas sin germinar de Arabidopsis thaliana, una mala hierba sin ning¨²n valor agr¨ªcola, pero ideal para la investigaci¨®n biol¨®gica. Es la planta modelo, el equivalente al rat¨®n de laboratorio en las investigaciones m¨¦dicas. Cada caja ten¨ªa una base de papel de filtro grueso, impregnado de nutrientes, sales minerales, vitaminas y todas las sustancias que necesita la planta para reemplazar la tierra y poder crecer. Cada experimento comenz¨® con la hidrataci¨®n del papel de filtro, que activ¨® la germinaci¨®n. Las semillas iban separadas por grupos con distintas mutaciones gen¨¦ticas y fueron sometidas a varios experimentos con condiciones variables de iluminaci¨®n, temperatura y gravedad.

Al espacio mandamos unas 400 cajitas en total, cada una con 28 semillas sin germinar de ¡®Arabidopsis thaliana¡¯, una mala hierba sin ning¨²n valor agr¨ªcola, pero ideal para la investigaci¨®n biol¨®gica

P. ?Cu¨¢les fueron los principales avances entre la misi¨®n Cervantes y Seedling Growth?

R. En la misi¨®n Cervantes encontramos que las pl¨¢ntulas, que crecieron durante cuatro d¨ªas en el espacio, ten¨ªan un desacople en el tejido meristem¨¢tico, un tejido fundamental que est¨¢ en la punta de la ra¨ªz y que suministra las c¨¦lulas necesarias para el desarrollo de la planta, especializadas o diferenciadas en distintas funciones. En el meristemo est¨¢ regulado el tiempo de divisi¨®n de cada c¨¦lula en coordinaci¨®n con su crecimiento. Descubrimos que ese desacople se generaba por la ausencia de la gravedad y estaba alterando el crecimiento normal de las plantas. Sin gravedad, el proceso no estaba coordinado y una de sus consecuencias m¨¢s graves era la distribuci¨®n no equitativa e inexacta de una hormona llamada auxina, responsable, entre otras cosas, de que la ra¨ªz crezca hacia abajo y el tallo hacia arriba. En Seedling Growth descubrimos que esta falta de balance se pod¨ªa corregir casi por completo si las semillas se expon¨ªan a una luz roja constante.

P. ?La luz roja puede reemplazar el efecto de la gravedad?

R. S¨ª, nuestro equipo colega, dirigido por el cient¨ªfico estadounidense John Kiss, es experto en fototropismo, un proceso fisiol¨®gico de conducci¨®n del crecimiento de las plantas con la luz. Con los experimentos concluimos que la iluminaci¨®n con luz roja puede ser un factor sustitutivo del est¨ªmulo de la gravedad a la hora de dirigir coherentemente el desarrollo de la planta y de revertir las malformaciones que est¨¢bamos encontrando en el tejido meristem¨¢tico. Esta luz funciona como dinamizador de los procesos celulares y ayuda a evitar que las plantas crezcan en desorden, con las ra¨ªces y los tallos para cualquier parte, como pasa en los experimentos con plantas en ausencia de gravedad.

P. Si ya se super¨® el problema de la ausencia de gravedad, ?cu¨¢les son los retos ahora?

R. No del todo, la luz roja ayuda mucho, pero no compensa completamente las alteraciones. Tenemos que seguir trabajando en el conocimiento de los mecanismos gen¨¦ticos y celulares de adaptaci¨®n de las plantas a la ingravidez. Por otra parte, hay retos en ciencia b¨¢sica y en ciencia aplicada. Ahora, uno de los problemas m¨¢s dif¨ªciles de resolver para la NASA es el riego en condiciones de microgravedad. Cuando uno riega una planta en casa o en el campo, el agua penetra la tierra y se distribuye correctamente por la fuerza de la gravedad. Eso en el espacio no existe. Como no hay gravedad, el agua se acumula en un sitio y no se expande y genera problemas de crecimiento de las plantas. En las ¨²ltimas pruebas de invernadero en el espacio que hizo la NASA se obtuvieron tasas de germinaci¨®n del 58 %, eso es muy bajo; nosotros, con el papel de filtro, obtuvimos tasas de 98% porque el agua se difundi¨® por capilaridad, no por gravedad. Pero el papel de filtro no puede usarse para sembrar un campo de coles en la Luna. El suministro de agua es un problema de f¨ªsica, de mec¨¢nica de fluidos.

P. ?Cu¨¢l es el objetivo final de su trabajo?

R. Trabajamos para que en la pr¨®xima misi¨®n tripulada a la Luna se pueda instalar un peque?o invernadero con plantas que den de comer a los astronautas, produzcan ox¨ªgeno y eliminen di¨®xido de carbono (CO2). Si todo sale bien, las primeras plantas comestibles se cultivar¨¢n en la Luna en la pr¨®xima misi¨®n que est¨¢ planeada para 2024 y que adem¨¢s ser¨¢ dirigida por una mujer. Ese es nuestro objetivo.

P. ?Cu¨¢l es la importancia de poder cultivar plantas en el espacio?

R. Sin plantas, el establecimiento de seres humanos en la superficie de la Luna o de Marte es imposible. Es una etapa l¨®gica e inevitable en el desarrollo de la colonizaci¨®n del espacio. Pero para llegar a ese punto necesitamos terminar de optimizar el crecimiento en la estaci¨®n espacial y extender nuestro trabajo de Arabidopsis thaliana a otras especies, ese es el principal reto ahora. Hay que transferir el conocimiento que hemos conseguido en la planta modelo a las plantas comestibles. Por eso estamos trabajando en la selecci¨®n de las cuatro o cinco especies m¨¢s adecuadas.

P. ?Cu¨¢les son?

R. A¨²n no sabemos con certeza, pero hay varias candidatas: las lechugas, la soja o las coles, por ejemplo, porque son plantas muy nutritivas, con muchas vitaminas y con biomasa verde, para que produzcan ox¨ªgeno y remuevan CO2. Por otra parte, algunas son ¡°parientes¡± de Arabidopsis desde un punto de vista bot¨¢nico y la transferencia del conocimiento ser¨¢ m¨¢s f¨¢cil.

P. Hace unos meses, China anunci¨® que hab¨ªa podido germinar la primera planta de algod¨®n en la Luna ?qu¨¦ importancia tiene este hito?

R. S¨ª, es verdad, la semilla germin¨® en el interior de una nave china, pero eso no consiste m¨¢s que en mantener la semilla en un sustrato adecuado y en un momento provocar las condiciones favorables (agua y temperatura) para que germine. En estas condiciones, las probabilidades de germinaci¨®n son muy altas. Lo dif¨ªcil es hacerla crecer, a las 24 horas se les muri¨®. Lo que hicieron los chinos es un hito simb¨®lico, pero no tiene mucho inter¨¦s cient¨ªfico y biol¨®gico.

P. Despu¨¦s de 10 a?os de experimentos, ?cu¨¢l es su conclusi¨®n?

R. La conclusi¨®n es que en el futuro cercano podr¨¢ haber plantas en la Luna y en Marte. Necesitar¨¢n ayuda, pero crecer¨¢n. Por supuesto que uno no puede llegar a la Luna y expandir semillas y esperar que crezcan. No va a pasar. Necesitar¨¢n un medio ambiente lo m¨¢s parecido posible al de la Tierra y posiblemente tendr¨¢n que tener alguna modificaci¨®n gen¨¦tica. En eso consiste nuestro trabajo.

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