Las plantas pueden crecer en suelo lunar, pero lo odian

Plantas después de 16 días de crecimiento, observándose claras diferencias entre las plantas cultivadas en suelo lunar simulado (izquierda) y las plantas cultivadas en regolito lunar real.

Plantas después de 16 días de crecimiento, observándose claras diferencias entre las plantas cultivadas en suelo lunar simulado (izquierda) y las plantas cultivadas en regolito lunar real.
Foto: Tyler Jones, UF/IFAS

Por primera vez, los científicos han cultivado plantas en el suelo lunar que regresaron de las misiones Apolo. Pero dado el grado de estrés observado en estas plantas, es poco probable que estemos cultivando en la Luna en el corto plazo.

Nuevo Buscar en biología de las comunicaciones es el primero en mostrar que las plantas, en particular el Arabid (Arabidopsis thaliana), crecerá en el regolito lunar.

“Piénselo por un minuto y las implicaciones son asombrosas”, me escribieron los tres científicos detrás del estudio, todos de la Universidad de Florida, en un correo electrónico grupal. “La vida terrestre puede vivir potencialmente en la Luna, y para los astronautas que pasan tiempo en la Luna, las plantas pueden usarse para sustentar la vida en formas que solo se han especulado”.

Sin duda, esto representa un resultado verdaderamente sorprendente e inesperado. Como explicaron los científicos, el regolito lunar no tiene nada que ver con los suelos que se encuentran en la Tierra, siendo el primero afilado, abrasivo y desprovisto de elementos orgánicos. Además, el regolito lunar involucra ciertos estados químicos, como los relacionados con el hierro, que no están presentes en los suelos terrestres. También están llenos de pequeños fragmentos de vidrio volcánico. Y por supuesto, la Luna, con su mísera atmósfera, es continuamente bombardeada con radiación.

Cosecha de una planta de berro Thale cultivada en suelo lunar.

Cosecha de una planta de berro Thale cultivada en suelo lunar.
Foto: Tyler Jones, UF/IFAS.

Sí, las plantas crecieron, pero eso no significa que les fue muy bien. Los especímenes de Arabidus cultivados en regolito lunar mostraron signos de estrés, incluido un crecimiento lento, poco volumen y decoloración. El equipo, que incluía al horticultor Robert Ferl del Instituto de Ciencias Agrícolas y Alimentarias de la UF, dice que se necesitará más investigación si alguna vez esperamos cultivar plantas en la Luna utilizando suelos de origen local. La horticultora Anna-Lisa Paul y el geólogo Stephen Elardo, ambos de la UF, son coautores del estudio.

Que nos gustaría cultivar plantas en la luna es entendible. Las plantas producen oxígeno y almidón mientras absorben dióxido de carbono y reciclan agua. Ellos “completan el ciclo de mantenimiento de la vida aquí en la Tierra y probablemente harán lo mismo cuando dejemos la Tierra”, explicaron los investigadores.

Para el estudio, ellos muestras usadas traídas de las misiones Apolo 11, 12 y 17. yono fue fácil para ellos conseguir unapoderarse de estos materiales preciosos. El equipo hizo tres solicitudes oficiales de muestras en los últimos 11 años, y la NASA finalmente los complació y les prestó 12 gramos para el experimento. Son solo unas cuantas cucharaditas. Trabajando con suelo lunar simulado, los científicos pasaron años tratando de averiguar la cantidad mínima necesaria para completar este experimento. Un simulador lunar conocido como JSC-1A, que el equipo usó luego como sustrato de control para el experimento, fue clave para este proceso.

“Una vez que supimos el mínimo con el que podíamos trabajar, un gramo por planta, supimos cuánto pedir”, me dijo el equipo. “Para que el estudio fuera estadísticamente sólido, necesitábamos cuatro plantas por muestra lunar. Esto formó la base de nuestra solicitud de muestra a la NASA.

Es importante tener en cuenta que no todas las muestras de Apollo se crearon de la misma manera. Las muestras del Apolo 11 se tomaron directamente de la superficie y se consideran “suelos maduros” porque estuvieron expuestas y batida por los vientos cósmicos. En comparación, las muestras del Apolo 12 y 17 se excavaron en capas más profundas. Además del simulador lunar JSC-1A, los investigadores intentaron desarrollar plantas en la ceniza volcánica de la Tierra, que también sirvió como sustrato de control.

Los científicos utilizaron Arabis, una pequeña planta con flores originaria de Eurasia y África, porque su “genoma ha sido secuenciado y bien mapeado con respecto a la función de la mayoría de sus genes”, dijeron los científicos. . Esto les permitió identificar los genes específicos utilizados por la planta para adaptarse fisiológicamente al crecimiento en el regolito lunar. Y como los berros son tan pequeños, fueron capaces de hacer crecer las plantas en un solo gramo de material, colocado al interior pocillos del tamaño de un dedal que normalmente se utilizan para el cultivo celular.

Increíblemente, Arabis creció en todas las condiciones de suelo probadas, aunque más lentamente en regolito lunar. Las plantas Moon también tardaron más en desarrollar hojas más grandes, y sus sistemas de raíces se atrofiaron en comparación con los controles. Estos fueron vistos como signos de estrés, al igual que los pigmentos rojo-negros que se ven en las plantas.

Los científicos también observaron las tasas a las que las plantas expresaban genes relacionados con el estrés, como las respuestas a metales y compuestos reactivos que contienen oxígeno. Las plantas de sustrato del Apolo 11 produjeron 465 de estos genes, mientras que las plantas del Apolo 12 produjeron 265 y la planta del Apolo 17 produjo 113. Este hallazgo sugiere que el regolito de la superficie es menos ideal como sustrato de crecimiento que los suelos que se encuentran a mayor profundidad. Los científicos dicen que la exposición prolongada a los rayos cósmicos y al viento solar, así como la presencia de pequeñas partículas de hierro, probablemente indujeron el estrés observado en los experimentos.

Le pregunté al equipo sobre posibles estrategias de mitigación para tratar el regolito lunar de tal manera que pueda soportar adecuadamente la vida vegetal.

“Ahhh, una pregunta muy importante”, respondieron. “Nuestro estudio sugiere que se pueden necesitar algunas medidas de mitigación para un muy buen crecimiento. Parte de esta atenuación puede ocurrir al cultivar plantas repetidamente en la misma muestra, dejando que la biología condicione el suelo. Otras atenuaciones más activas, como el ciclo del agua a través del regolito, también podrían funcionar.

Un objetivo clave del próximo programa Artemis de la NASA es construir una presencia duradera en la Luna. El nuevo documento, con sus notables hallazgos, nos coloca en la dirección correcta hacia hacer que eso suceda.

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