“Las primeras plantas comestibles se cultivarán en la Luna en 2024”

Francisco Javier Medina (Toledo, 67 años) es el líder de un equipo de científicos europeos que hace unas semanas recibió 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 recibió en septiembre de la Sociedad Europea de Investigación en Microgravedad. Medina, que ha dedicado la mayor parte de su vida a entender la biología celular de los árboles y de las flores, responde a las preguntas en su laboratorio del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas de Madrid, en el que trabaja desde hace más de cuatro décadas. Sus descubrimientos son claves para que los astronautas puedan cultivar lechugas, coles o soja en la próxima misión tripulada a la Luna, planeada por la NASA para 2024.

Pregunta. ¿Por qué recibieron este premio de la NASA?

Respuesta. Por los resultados de la investigación Seedling Growth (Crecimiento de plántulas), que realizamos en conjunto con un grupo de científicos norteamericanos, y por el trabajo en equipo y la colaboración internacional que implicó el proyecto. Las investigaciones se hicieron en el módulo europeo de la Estación Espacial Internacional con una cámara de cultivo de semillas norteamericana, y con un dispositivo especial español para preservar las muestras en condiciones ideales para su análisis. Pusimos en común tecnología, conocimientos y resultados, y eso fue lo que valoró la NASA.

P. ¿En qué consiste Seedling Growth?

R. Es un proyecto ambicioso y complejo que comenzó en 2009, implicó tres vuelos espaciales, y culminó su fase experimental a finales de 2018. Nuestro objetivo era entender qué les pasa a las células y a los genes de las plantas en el espacio, sin gravedad y con ambientes distintos a los de la Tierra, para así poder desarrollar estrategias que en los próximos años permitan el cultivo de especies comestibles en Marte o en la Luna. De algún modo fue la continuación de lo que habíamos encontrado en el primer experimento de biología de plantas que se hizo en Europa, dirigido por Roberto Marco y por mí, en la misión Cervantes en 2003 en la que participó el astronauta español Pedro Duque, actual ministro de Ciencia e Innovación.

P. ¿Cómo fueron los experimentos en la Estación Espacial?

R. Al espacio mandamos unas 400 cajitas en total, cada una con 28 semillas sin germinar de Arabidopsis thaliana, una mala hierba sin ningún valor agrícola, pero ideal para la investigación biológica. Es la planta modelo, el equivalente al ratón de laboratorio en las investigaciones médicas. Cada caja tenía 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 comenzó con la hidratación del papel de filtro, que activó la germinación. Las semillas iban separadas por grupos con distintas mutaciones genéticas y fueron sometidas a varios experimentos con condiciones variables de iluminación, 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 ningún valor agrícola, pero ideal para la investigación biológica

P. ¿Cuáles fueron los principales avances entre la misión Cervantes y Seedling Growth?

R. En la misión Cervantes encontramos que las plántulas, que crecieron durante cuatro días en el espacio, tenían un desacople en el tejido meristemático, un tejido fundamental que está en la punta de la raíz y que suministra las células necesarias para el desarrollo de la planta, especializadas o diferenciadas en distintas funciones. En el meristemo está regulado el tiempo de división de cada célula en coordinación 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 más graves era la distribución no equitativa e inexacta de una hormona llamada auxina, responsable, entre otras cosas, de que la raíz crezca hacia abajo y el tallo hacia arriba. En Seedling Growth descubrimos que esta falta de balance se podía corregir casi por completo si las semillas se exponían a una luz roja constante.

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

R. Sí, nuestro equipo colega, dirigido por el científico estadounidense John Kiss, es experto en fototropismo, un proceso fisiológico de conducción del crecimiento de las plantas con la luz. Con los experimentos concluimos que la iluminación con luz roja puede ser un factor sustitutivo del estímulo de la gravedad a la hora de dirigir coherentemente el desarrollo de la planta y de revertir las malformaciones que estábamos encontrando en el tejido meristemático. Esta luz funciona como dinamizador de los procesos celulares y ayuda a evitar que las plantas crezcan en desorden, con las raíces y los tallos para cualquier parte, como pasa en los experimentos con plantas en ausencia de gravedad.

P. Si ya se superó el problema de la ausencia de gravedad, ¿cuáles 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 genéticos y celulares de adaptación de las plantas a la ingravidez. Por otra parte, hay retos en ciencia básica y en ciencia aplicada. Ahora, uno de los problemas más difíciles 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 últimas pruebas de invernadero en el espacio que hizo la NASA se obtuvieron tasas de germinación del 58 %, eso es muy bajo; nosotros, con el papel de filtro, obtuvimos tasas de 98% porque el agua se difundió 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 física, de mecánica de fluidos.

P. ¿Cuál es el objetivo final de su trabajo?

R. Trabajamos para que en la próxima misión tripulada a la Luna se pueda instalar un pequeño invernadero con plantas que den de comer a los astronautas, produzcan oxígeno y eliminen dióxido de carbono (CO2). Si todo sale bien, las primeras plantas comestibles se cultivarán en la Luna en la próxima misión que está planeada para 2024 y que además será dirigida por una mujer. Ese es nuestro objetivo.

P. ¿Cuál 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 lógica e inevitable en el desarrollo de la colonización del espacio. Pero para llegar a ese punto necesitamos terminar de optimizar el crecimiento en la estación 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 selección de las cuatro o cinco especies más adecuadas.

P. ¿Cuáles son?

R. Aún 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 oxígeno y remuevan CO2. Por otra parte, algunas son “parientes” de Arabidopsis desde un punto de vista botánico y la transferencia del conocimiento será más fácil.

P. Hace unos meses, China anunció que había podido germinar la primera planta de algodón en la Luna ¿qué importancia tiene este hito?

R. Sí, es verdad, la semilla germinó en el interior de una nave china, pero eso no consiste más 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 germinación son muy altas. Lo difícil es hacerla crecer, a las 24 horas se les murió. Lo que hicieron los chinos es un hito simbólico, pero no tiene mucho interés científico y biológico.

P. Después de 10 años de experimentos, ¿cuál es su conclusión?

R. La conclusión es que en el futuro cercano podrá haber plantas en la Luna y en Marte. Necesitarán ayuda, pero crecerán. Por supuesto que uno no puede llegar a la Luna y expandir semillas y esperar que crezcan. No va a pasar. Necesitarán un medio ambiente lo más parecido posible al de la Tierra y posiblemente tendrán que tener alguna modificación genética. En eso consiste nuestro trabajo.

Puedes seguir a Materia en Facebook, Twitter, Instagram o suscribirte aquí a nuestra newsletter