Científicos de la Universidad de Florida han conseguido cultivar en laboratorio plantas en suelo lunar traído por las misiones Apolo, un hito en la exploración espacial y en la historia de la humanidad.
En un nuevo artículo publicado en la revista ‘Communications Biology’, los investigadores 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 para que algún día se puedan cultivar plantas para obtener alimentos y oxígeno en la Luna o durante las misiones espaciales. De forma más inmediata, esta investigación se produce cuando el programa Artemis planea el regreso de seres humanos a la Luna.
“Artemis requerirá una mejor comprensión de cómo cultivar plantas en el espacio”, asegura Rob Ferl, uno de los autores del estudio y profesor distinguido de ciencias hortícolas en el Instituto de Ciencias Alimentarias y Agrícolas de la UF (UF/IFAS).
Incluso en los primeros días de la exploración lunar, las plantas desempeñaron un papel importante, recuerda Anna-Lisa Paul, también una de las autoras del estudio y profesora de investigación 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 pudieran dañar la vida terrestre, pero esas plantas sólo se espolvorearon con el regolito lunar y nunca se cultivaron realmente en él”, explica Paul.
Paul y Ferl son expertos reconocidos internacionalmente en el estudio de las 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, podríamos utilizar la Luna como centro o plataforma de lanzamiento. Tiene sentido que queramos utilizar el suelo que ya está allí para cultivar plantas --subraya Ferl--. Entonces, ¿qué sucede cuando se cultivan 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 agricultores lunares?”.
Para empezar a responder a estas preguntas, Ferl y Paul diseñaron un experimento aparentemente sencillo: plantar semillas en suelo lunar, añadir agua, nutrientes y luz, y registrar los resultados.
Sólo disponían de doce gramos de suelo lunar
La complicación fue que los científicos sólo disponían de 12 gramos -apenas unas cucharaditas- de suelo lunar para realizar el experimento. Prestado por la NASA, este suelo se recogió durante las misiones Apolo 11, 12 y 17 a la Luna. Paul y Ferl solicitaron tres veces en el transcurso de 11 años tener la oportunidad de trabajar con el regolito lunar.
La pequeña cantidad de suelo, por no hablar de su incalculable importancia histórica y científica, hizo que Paul y Ferl tuvieran que diseñar un experimento a pequeña escala y cuidadosamente coreografiado. Para cultivar su diminuto jardín lunar, utilizaron huecos del tamaño de un dedal en placas de plástico que normalmente se utilizan para cultivar células.
Cada pozo funcionaba como una maceta. Una vez que llenaron cada “maceta” con aproximadamente un gramo de suelo lunar, los científicos humedecieron la tierra con una solución nutritiva y añadieron unas cuantas semillas de la planta Arabidopsis.
La Arabidopsis se utiliza 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 conocer mejor cómo afectaba el suelo a las plantas, hasta el nivel de la expresión genética.
Como puntos de comparación, los investigadores también plantaron Arabidopsis en JSC-1A, una sustancia terrestre que imita el suelo lunar real, así como en suelos marcianos simulados y suelos terrestres de entornos 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 todas lo hicieron.
“Nos sorprendió. No lo habíamos previsto --reconoce Paul--. Eso nos decía que los suelos lunares no interrumpían las hormonas y señales que intervienen en la germinación de las plantas”.
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 cultivadas en los suelos lunares eran más pequeñas, crecían más lentamente o tenían un tamaño más variado que sus homólogas.
Todos estos eran signos físicos de que las plantas estaban trabajando para hacer frente a la composición química y estructural del suelo lunar, explica Paul. Esto se confirmó aún más cuando los investigadores analizaron los patrones de expresión genética de las plantas.
“A nivel genético, las plantas sacaban las herramientas típicamente utilizadas para hacer frente a los factores de estrés, como la sal y los metales o el estrés oxidativo, por lo que podemos deducir que las plantas perciben el entorno del suelo lunar como estresante --explica 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- sean capaces de crecer en el suelo lunar con muy poco impacto para su salud”.
La forma en que las plantas responden al suelo lunar puede estar relacionada con el lugar donde se recogió el suelo, apuntan Ferl y Paul, que colaboraron en el estudio con Stephen Elardo, profesor adjunto de geología en la UF.
Por ejemplo, los investigadores descubrieron que las plantas con más signos de estrés eran las cultivadas en lo que los geólogos lunares llaman suelo lunar maduro. Estos suelos maduros son los que están expuestos a más viento cósmico, lo que altera su composición. Por otro lado, las plantas cultivadas en suelos comparativamente menos maduros se comportaron mejor.
Cultivar plantas en suelos lunares también puede cambiar los propios suelos, apunta Elardo. “La Luna es un lugar muy, muy seco. ¿Cómo responderán los minerales del suelo lunar al cultivo de una planta en él, con el agua y los nutrientes añadidos? ¿La adición de agua hará que la mineralogía sea más acogedora para las plantas?”, se pregunta.
Los estudios de seguimiento se basarán en estas y otras preguntas. Por ahora, los científicos celebran haber dado los primeros pasos hacia el cultivo de plantas en la Luna.
“Queríamos hacer este experimento porque, durante años, nos hemos hecho esta pregunta: ¿Crecerían plantas en el suelo lunar? --explica Ferl--. La respuesta, resulta ser que sí”.
