El ser humano es un gran viajero y, como tal, la Tierra se le ha quedado pequeña. En su afán incansable de conocer nuevos mundos, se acerca al espacio para buscar planetas cada vez más lejanos. En estos viajes se planifica todo al detalle, incluida la alimentación de los astronautas. Estas incursiones, cada vez más largas, precisan un aprovisionamiento de las naves con gran cantidad de alimentos, de ahí la necesidad de desarrollar programas que contemplen su obtención, en este caso de origen vegetal, en el espacio.
Un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad Curie, en Francia, se ha propuesto estudiar los mecanismos de crecimiento de las plantas en la Estación Espacial Internacional (ISS). Los responsables de este experimento, denominado Genera A, han embarcado ocho contenedores de semillas de «Arabidopsis thaliana», una planta modelo de estudios científicos, en el transbordador espacial Atlantis.
Una vez allí, las plantas se han congelado en una cámara a 80ºC bajo cero, a la espera de realizar el experimento de germinación. Este proceso se desarrollará en 12 días, durante los cuales se analizarán las plántulas a través de técnicas de alta precisión que cuantificarán sus proteínas. Los resultados se compararán con las proteínas de plantas germinadas en la Tierra. De esta manera, se conocerán los mecanismos moleculares de crecimiento de una planta en unas condiciones tan extremas como las del espacio, a la vez que se profundiza en el conocimiento de procesos de regulación del desarrollo vegetal. Una vez transcurridos los primeros 12 días de germinación, periodo clave de crecimiento que aportará la diferenciación de las proteínas sintetizadas en ausencia de gravedad, las plántulas se congelarán de nuevo hasta que uno de los transbordadores espaciales las traiga de vuelta a nuestro planeta.
El poder de una planta
«Arabidopsis thaliana» es una planta herbácea procedente de Europa que utiliza la comunidad científica en estudios biológicos. Fue la primera planta cuyo genoma se secuenció por completo en el año 2000, en un ambicioso proyecto denominado AGI (Iniciativa para el Genoma de Arabidopsis). Estos proyectos, que nacen como apoyo a los cada vez más largos viajes espaciales y prolongadas estancias, podrían en un futuro no muy lejano utilizarse como fuente de recursos extraplanetarios para cubrir las necesidades alimenticias de una población cada día más numerosa.
¿Alimentos en el espacio?
El reto de los largos viajes espaciales, además del avituallamiento, es gestionar los residuos
Este experimento no es el único en marcha que pretende obtener alimentos en el espacio. Además de la necesidad de avituallamiento en los largos viajes espaciales, durante el transcurso de los mismos también se generan muchos residuos que suponen un problema de gestión y almacenamiento. La solución la plantearon en los años ochenta un grupo de científicos al lanzar la idea de la creación de un sistema autosuficiente capaz de generar alimentos y oxígeno mediante la reutilización de desechos.
Años más tarde, esta iniciativa se concretó en Melissa (Micro-Ecological Life Support System Alternative), un ambicioso proyecto europeo de soporte a la vida en el espacio. Según sus responsables, el objetivo final es demostrar que tanto los residuos orgánicos como el CO2 generados por los astronautas pueden regenerarse y convertirse en alimentos, agua y O2. Esto permitiría crear ecosistemas artificiales fuera del planeta, capaces de sustentar vida terrestre.
Aunque los detalles técnicos pueden resultar muy complicados, la base teórica es tan sencilla como recrear de forma artificial el ecosistema de un lago: agua con organismos fotosintéticos que reciben CO2 y luz solar artificial mediante la producción de O2 y alimento. En la planta piloto situada en la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), cuatro biorreactores simulan las diferentes etapas del proceso. Una quinta cámara donde crecen las plantas superiores (lechugas) que servirán de alimento completa los compartimentos que serán un único sistema comunicado cuando el ecosistema artificial funcione a pleno rendimiento. La tripulación, un grupo de ratas, simulan las necesidades de un ser humano.
El efecto de la gravedad sobre las plantas
Parece lógico ver crecer los tallos de las plantas «hacia arriba», mientras que sus raíces se desarrollan «hacia abajo». Este efecto, sin embargo, tiene que ver con la fuerza de la gravedad y una especie de sensores gravitacionales de la planta. A su vez, es uno de los muchos impedimentos que tendrán que salvarse para intentar cultivar plantas en el espacio exterior. La fuerza de la gravedad actúa como regulador de la dirección de crecimiento de raíces y tallos, algo necesario si se tiene en cuenta el papel de cada una de estas partes de la planta.
¿Que pasaría si se hiciera germinar una semilla vegetal colocada al revés en el suelo, es decir, con la parte germinal del tallo hacia abajo y la de la raíz hacia arriba? La raíz giraría hacia abajo y el tallo hacia arriba y recuperaría su desarrollo original. El porqué la planta rectifica su orientación está relacionado con ciertas fitohormonas del crecimiento, de tal manera que éstas se acumulan en determinados sitios y hacen crecer o no determinadas zonas y girar el tallo y la raíz. Se habla de que el tallo tiene geotropismo negativo (crece en contra de la tierra) y la raíz principal, geotropismo positivo (crece hacia el centro de la tierra). Todo un desafío que se deberá superar en el caso de los cultivos agravitacionales o de microgravedad.
Hasta que los científicos sean capaces de obtenerlos del espacio, los astronautas deben consumir los alimentos que transportan desde la Tierra. Esta comida está limitada por varios factores y uno de ellos es su peso: los alimentos deben ser lo más ligeros posible y tienen que cubrir las necesidades de una tripulación, en ocasiones, durante varios meses. Otro factor es su higienización y estabilidad, por lo que es habitual el consumo de productos liofilizados, esterilizados o deshidratados, aunque también se utilizan productos congelados y, en menor medida, naturales.
Las necesidades nutricionales de la tripulación se calculan al detalle sin olvidar que la ausencia de gravedad disparará sus requerimientos de calcio a consecuencia de una paulatina debilitación de sus huesos. El agua merece especial atención. A pesar de que puede trasladarse desde la Tierra, esta opción es poco operativa dada la cantidad necesaria y su peso. También puede obtenerse por combustión de hidrocarburos o recuperarse del ambiente (sudor, respiración…), como es el caso de la ISS, para después utilizarla en labores de limpieza o purificada para su consumo.
