Rumbo al cosmos (62 page)

Entretanto, también los tripulantes rusos de la Estación Espacial Internacional han desarrollado un importante programa de investigación con plantas durante estos años. Para ello desarrollaron un nuevo invernadero, el Lada, mucho más moderno que el Svet de la Mir que tan poco gustó al equipo de Nechitailo en su día. El nuevo invernadero incluía los sensores de humedad en zona de raíces que tan buen resultado dieran en la Mir, junto con sensores de oxígeno para asegurar una correcta aireación de las mismas, sensores de temperatura ambiental y del suelo, etcétera. Todo ello dispuesto en un pequeño contenedor bastante automatizado y con parámetros controlados mediante ordenador, que convierten la agricultura espacial en una actividad de alta tecnología
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En este nuevo invernadero ruso se llevaría a cabo el experimento Rasteniya-2 con plantas de guisantes, tomates enanos y lechugas, destinado a estudiar el desarrollo de segundas generaciones de plantas espaciales y a seguir profundizando en general en los estudios botánicos iniciados con la Salyut 1 en 1971. La investigación se ha venido desarrollando de forma continuada desde 2002 hasta la actualidad. En este tiempo se han llegado a cultivar hasta cuatro generaciones sucesivas de guisantes nacidos en el espacio, siendo cada generación de semillas cuidadosamente analizada genéticamente en la Tierra antes de devolverla a la estación para continuar el ciclo. En mayo de 2005 el núcleo de la investigación derivó hacia los rábanos, por sus buenas características tanto de ciclo vital (de 30 a 45 días) como de utilidad culinaria, pues incluso sus hojas son comestibles
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Imagen: Plantas de guisantes crecidas en el invernadero ruso de la ISS, tras haber desarrollado semillas y haberse secado, en 2003. En breve, la tripulación recolectará las semillas, enviando la mitad a la Tierra para su análisis y replantando el resto para analizar el desarrollo de una segunda generación de guisantes espaciales. (
Foto: NASA
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Lo que hemos aprendido

Durante todos estos años de investigación con plantas en microgravedad, ha sido mucho lo que se ha aprendido de cara a poder algún día tener un huerto dentro de una estación espacial, aunque también es cierto que aún queda mucho por investigar para que dicho huerto pueda mantenerse de forma autosuficiente, con nuevas generaciones de plantas creciendo a partir de las semillas de la generación anterior. Esa, hoy por hoy, es aún una asignatura pendiente.

Pero, ¿cuáles han sido los principales obstáculos vencidos a lo largo de estos años? Hemos hablado con frecuencia a lo largo de este artículo de problemas de riego, de iluminación, y de eliminación del etileno. Y, efectivamente, estos son algunos de los principales problemas vencidos hasta el momento.

El problema del riego es un problema en gran medida relacionado con lo sofisticado que sea el suelo sobre el que crecen las plantas. En ausencia de gravedad, el agua de riego tiende a formar acumulaciones, siendo complicado hacerla fluir adecuadamente por el suelo, de forma uniforme y llegando a todas las raíces. La mejor forma de favorecer una buena distribución hídrica es mediante un suelo de grano fino, por el que el agua tiende a fluir llenando los huecos por efecto de la capilaridad. Pero el grano fino va directamente en contra de la necesidad de aireación que tienen las raíces de la planta: sin una adecuada aireación, las raíces tienden a enfermar, a pudrirse. Para favorecer la aireación se necesita exactamente lo contrario, un suelo de grano grueso, que deje espacios por los que el aire, además del agua, pueda llegar a la raíz del vegetal.

En la Tierra, la estructura del suelo no es tan crítica por una razón muy sencilla: la gravedad tiende a arrastrar el agua hacia abajo, y por la parte superior del suelo suele quedar una zona lo suficientemente aireada como para que las raíces se desarrollen con normalidad, independientemente del tamaño de los granos de tierra (excepto en casos extremos). En el espacio, sin embargo, no disponemos de este mecanismo de aireación natural, y es preciso diseñar los suelos de los invernaderos con una composición de granos de tamaño variado que aseguren a la vez un adecuado aporte hídrico y una adecuada ventilación de la raíz. Se ha comprobado que un tamaño de granos entre 1 y 2 milímetros de diámetro es la forma más adecuada de conseguirlo
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. Pero a esta conclusión ha habido que llegar a través de múltiples pruebas en el espacio.

Otro factor crítico en el crecimiento de la planta es la iluminación. Se ha comprobado que el crecimiento de las plantas en el espacio, o la productividad de la cosecha, es directamente proporcional a la cantidad de luz suministrada. O dicho de otra forma, para la producción de una misma masa vegetal, a mayor luz, menor superficie plantada es necesaria. Esto es muy importante a la hora de diseñar un huerto a bordo de un vehículo o estación espacial, pues el espacio ocupado es crítico en estas aplicaciones. El problema es que una iluminación potente requiere grandes cantidades de energía, cuya consecución también es problemática a bordo de un vehículo espacial. Una forma de paliar en parte este problema es investigar cuáles son las frecuencias lumínicas realmente útiles para el crecimiento de la planta, y restringir la iluminación únicamente a esas, reduciendo así la energía eléctrica necesaria. Por ejemplo, se ha comprobado que son las frecuencias azules y rojas las más útiles para la germinación de las semillas, por lo que es frecuente ver los invernaderos de la Estación Espacial Internacional iluminados con estos colores durante algunas fases de la investigación.

Imagen: Una adecuada iluminación es fundamental para el óptimo aprovechamiento de la valiosa energía eléctrica de a bordo. Usando diodos emisores de luz en las frecuencias apropiadas (rojo y azul, fundamentalmente) se consigue un buen rendimiento con reducido consumo y baja emisión de calor. (
Foto: NASA-MSFC
)

Por ahora, no se ha podido confirmar que la microgravedad tenga efectos perniciosos sobre el proceso de fotosíntesis, aunque se han detectado alteraciones en algunas células relacionadas. Es el caso de los cloroplastos (células que contienen la clorofila), cuya eficacia se ve mermada en condiciones de microgravedad. Asegurar que el proceso se realiza de forma eficiente en el interior de la planta es fundamental para evitar el derroche de la valiosa energía eléctrica disponible a bordo.

¿Podemos decir, entonces, que es viable el mantenimiento autosuficiente de una plantación espacial de forma indefinida? Aún es pronto para decirlo, y serán necesarias más investigaciones para poder dar una respuesta definitiva. Uno de los principales problemas, según nos explica el Dr. Javier Medina (investigador del Centro de Investigaciones Biológicas, del CSIC) es que
“Hasta el momento no ha habido ninguna instalación permanente a bordo de ningún vehículo espacial que haya sido capaz de satisfacer la demanda de estos parámetros [agua, luz, etc], de manera normalizada y regularizada. La falta de estos dispositivos ha sido la causa de numerosos experimentos fallidos y, lo que es casi peor, de experimentos con resultados contradictorios, porque las condiciones de disponibilidad de agua, nutrientes, luz, etileno, etc., no estaban normalizadas y podían producir “estreses” diversos en la planta, que se superponían al “estrés” gravitatorio e interferían con él”
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Para suplir esta carencia, la ESA ha desarrollado dos dispositivos que deberán volar a la Estación Espacial Internacional cuando se reanuden los vuelos del transbordador. Se trata del Biolab y del
“European Modular Cultivation System”
(EMCS)
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, el primero destinado al módulo europeo “Columbus”, y el segundo al norteamericano Destiny.
“Presentan algunas diferencias tecnológicas entre ellos, pero ambos garantizan condiciones favorables, no sólo para el crecimiento de plantas, sino también de cultivos celulares y de otros sistemas biológicos modelo”
, explica Javier Medina. En tanto no se controlen adecuadamente todos los parámetros del entorno, será difícil evaluar la viabilidad de futuros huertos espaciales en microgravedad. Como explica el Dr. Medina,
“aún no podemos estar totalmente seguros de si los problemas fisiológicos que presentan las plantas crecidas en el espacio son consecuencia directa del ambiente de microgravedad o de algún otro “estrés” asociado al crecimiento en el vehículo espacial (confinamiento, etileno, radiaciones, vibraciones, nutrición, …)”
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En cualquier caso, lo que es claro es que la ingravidez provoca alteraciones en el desarrollo de la planta, tanto a simple vista (crecimiento irregular o caótico de raíces y tallos) como interno, pero aún no sabemos si estas alteraciones provocan su inviabilidad a largo plazo. El astronauta español Pedro Duque llevó a cabo un experimento con plantas en el curso de la misión Cervantes a la ISS en 2003, que confirmó algunos de estos efectos. El experimento, diseñado por el CSIC, demostró que
“las plántulas crecidas en el espacio (y también las crecidas en microgravedad simulada) son más largas que los ejemplares de control crecidos en gravedad 1 g”
, según nos explica Javier Medina.
“Las células crecen menos y se dividen más en ausencia de gravedad que en gravedad control. Esta mayor proliferación no se acompaña de un incremento en la síntesis de ribosomas, como es la regla en la Tierra, sino que los marcadores funcionales de este proceso aparecen disminuidos en ausencia de gravedad. La interpretación es que el ciclo celular (la sucesión de división y crecimiento celular, que acompaña a la proliferación) se ve profundamente alterado en el ambiente espacial
.” Si la planta es capaz o no en el largo plazo de contrarrestar estos efectos, o los mecanismos que puedan estar afectados por ellos, son aún preguntas a responder en el futuro
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Imagen: El astronauta Carl Walz muestra a la cámara una saludable cebolla crecida en el invernadero ruso de la ISS, en abril de 2002. (
Foto: NASA
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Dos filosofías de investigación con un mismo objetivo

Para el Dr. Medina,
“en ciencia no son buenas ni las carreras ni los atajos”
. La filosofía con la que equipos europeos como el español del Centro de Investigaciones Biológicas están llevando a cabo estos estudios, es la de avanzar de abajo hacia arriba, en lugar de la filosofía que podríamos llamar "de arriba abajo" consistente en empezar directamente con ensayos de cultivo de plantas superiores y luego intentar analizar qué ha pasado. Se trata de filosofías también existentes en ingeniería, con ventajas e inconvenientes cada una: la de empezar desde arriba, como han hecho americanos y rusos, puede parecer más rápida inicialmente, y desde luego, mucho más llamativa y espectacular; pero es muy complicado averiguar el origen de los problemas que van surgiendo, al no comprender aún detalladamente el mecanismo interno de respuesta de la planta a todos los niveles. Estudios como los del equipo español llaman mucho menos la atención de la opinión pública, y parecen avanzar a una lentitud mucho mayor, pero permiten ir avanzando sobre bases sólidas que permitan conocer de verdad por qué los organismos (o los sistemas en general, pues ya decimos que dicha filosofía también es extrapolable a áreas como la ingeniería) se comportan como lo hacen. El Dr. Medina lo expresa claramente:
"Es posible que la planta, a corto plazo, pueda solventar algunas o muchas de estas alteraciones celulares y continuar su desarrollo a pesar de todo y producir una primera generación de individuos viables y fértiles, pero si nos conformamos con este resultado y no nos interesamos en conocer qué procesos concretos están alterados, e incluso mediante qué mecanismos soluciona la planta estas alteraciones, nos podemos encontrar con sorpresas a medio plazo que seamos incapaces de contrarrestar. Y esto puede ocurrir en los momentos más críticos
"
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