La NASA ha estimado que una misión espacial de 6 tripulantes con destino a Marte requeriría de unos 10.000 kilogramos de comida para cubrir el viaje de 3 años. Eso sin entrar a considerar que algunos micronutrientes esenciales como las vitaminas, presentes en esos alimentos, se descomponen con el paso del tiempo de almacenaje. Así pues, si el ser humano quiere, en algún momento, establecerse en la Luna y en Marte, y viajar e incluso vivir en el espacio —que sí quiere y, de hecho, las distintas agencias espaciales ya han puesto plazos para alcanzarlo—, el primer paso es garantizar la alimentación de astronautas y colonos. Lo que pasa por tener la capacidad de cultivar vegetales en el espacio que permita el autoabastecimiento de alimento fresco. Por este motivo, cada vez son más las investigaciones que abordan el desafío de conseguir cultivos para (la vida en) el espacio.
De la Luna (a) la tierra
Si se tiene en cuenta que las condiciones de luz, humedad y aireación necesarias son fácilmente reproducibles en un invernadero de forma artificial, la principal limitación del cultivo de vegetales en la Luna es disponer de un suelo fértil, dado que transportar tierra desde la Tierra al satélite no es una opción viable. Denominado regolito, el suelo lunar presenta unas características particulares distintas al terrestre. Pero tampoco tanto: no contiene materia orgánica ni humedad, pero está compuesto por los mismos minerales que el de la Tierra, aunque en distinta proporción. De hecho, se ha conseguido cultivar plantas en muestras de suelo lunar recogidas por las misiones Apolo, pero con el problema de que no crecen ni se desarrollan lo suficiente.
Una de las líneas de investigación que se sigue consiste en enriquecer o dopar el regolito con bacterias y microorganismos que modifiquen sus características lo suficiente para permitir el completo desarrollo de los cultivos. En esta línea, investigadores chinos han conseguido cultivar de forma satisfactoria ejemplares de la planta Nicotiana benthamiana después de sembrar con tres tipos de bacterias diferentes el suelo lunar. Paralelamente, también se buscan variedades de cultivo con mayor adaptabilidad a las condiciones originales del suelo lunar para alcanzar un punto intermedio entre la modificación del regolito, y la capacidad de las plantas para desarrollarse de forma satisfactoria.
Cultivos hidropónicos, fertilizante lunar
Otra vía de actuación que en la actualidad está explorando la Agencia Espacial Europea (ESA) para explotar el potencial del regolito lunar, pasa por emplearlo no como sustrato, sino como fertilizante para cultivos hidropónicos. En este caso, los nutrientes necesarios se obtendrían a partir del suelo lunar sometido a diversos tratamientos mecánicos y físico-químicos. Y una vez extraídos, se disolverían en agua con la que irrigar el huerto hidropónico.
De la fotosíntesis a la quimiosíntesis
Pero, sin duda, la línea de investigación más ambiciosa es aquella que trabaja en obtener plantas capaces de desarrollarse y ser cultivadas en ausencia de luz, o con la escasa iluminación de las estaciones y vehículos espaciales. Las plantas dependen de la energía solar para convertir el CO2 y el agua en azúcares durante la fotosíntesis. Estos azúcares desempeñan una doble función: una parte se emplea como materia prima para producir nuevas moléculas y estructuras. Y otra se invierte como combustible en el ciclo de Krebs, una ruta metabólica por la que obtienen la energía química necesaria para desarrollarse. Una posibilidad, por tanto, sería recurrir a cultivos hidropónicos en un medio acuoso que contuviese también los azúcares necesarios, que asimilarían a través de las raíces. El principal obstáculo es que producir azúcares complejos como los de las plantas en reactores eléctricos (electrolizadores) a partir de CO2 (expelido por la tripulación) y agua no es de momento viable debido a su alto coste. Y transportarlos desde la Tierra tampoco. Por lo tanto, se investiga en diseñar equipos y síntesis que optimicen esa producción. Y, paralelamente, también en obtener cultivos que minimicen su necesidad de azúcares, para lo que se trabaja sobre variedades enanas y/o modificadas genéticamente para no desarrollar estructuras accesorias (tallo, flores,…) y destinar todos los recursos a la producción de la parte comestible (el fruto o las hojas).
Sin semilla no hay planta
Durante un breve periodo de su existencia, cuando las semillas germinan, las plantas son capaces de desarrollarse en ausencia de luz (bajo tierra). Lo consiguen porque en esa etapa se activan determinados genes que codifican la síntesis de unas enzimas que ponen en marcha una ruta metabólica alternativa (un atajo dentro del ciclo de Krebs): el denominado ciclo del glioxilato. Lo interesante de esta ruta alternativa es que genera menos energía por ciclo, pero es operativa también con combustibles más sencillos como el acetato, un hidrocarburo de solo dos átomos de carbono. Y un compuesto que también puede funcionar como materia prima para la síntesis, por parte de las plantas, de las moléculas y estructuras necesarias. Y la producción de acetato a partir de CO2 y agua en electrolizadores sí es viable. Así pues, actualmente se investiga en la activación permanente de esos genes mediante edición genética. Esto permitiría cultivar plantas modificadas genéticamente en un medio hidropónico enriquecido con acetato.
Cultivos heterótrofos
Y no es la única posibilidad que ofrece la investigación genética. Las plantas precisan de la fotosíntesis porque son organismos autótrofos, esto es, producen su propio alimento, no lo pueden obtener del medio. Pero hay cultivos que sí pueden y se desarrollan en ausencia de luz: los hongos (entre los que se incluyen setas y champiñones) son organismos heterótrofos que cultivamos y que obtienen el carbono necesario de materia orgánica en descomposición. De este modo, otra línea de investigación se orienta a identificar y aislar los genes que les confieren su capacidad heterótrofa para crear variedades vegetales modificadas genéticamente que algún día puedan obtener el carbono necesario de la materia orgánica en descomposición que genere la vida en la estación espacial.
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