Por primera vez, científicos han cultivado plantas en suelo lunar recolectado por astronautas de la NASA en la misión Apolo.

En los primeros días de la era espacial, los astronautas del Apolo participaron en un plan visionario: traer muestras del material de la superficie lunar, conocido como regolito, de regreso a la Tierra, donde podrían estudiarse con equipos de última generación y guardarse para investigaciones posteriores. Cincuenta años después, en los albores de la era de Artemisa y el próximo regreso de los astronautas a la Luna, tres de esas muestras se han utilizado para cultivar plantas con éxito. Por primera vez en la historia, los investigadores han cultivado la resistente y bien estudiada Arabidopsis thaliana en el regolito lunar pobre en nutrientes.

“Esta investigación es fundamental para los objetivos de exploración humana a largo plazo de la NASA, ya que necesitaremos utilizar los recursos que se encuentran en la Luna y Marte para desarrollar fuentes de alimentos para los futuros astronautas que viven y operan en el espacio profundo”, dijo el administrador de la NASA, Bill Nelson. “Esta investigación fundamental sobre el crecimiento de las plantas también es un ejemplo clave de cómo la NASA está trabajando para desbloquear innovaciones agrícolas que podrían ayudarnos a comprender cómo las plantas pueden superar las condiciones estresantes en áreas con escasez de alimentos aquí en la Tierra”.

Científicos de la Universidad de Florida han hecho un descubrimiento innovador, que lleva décadas en desarrollo, que podría permitir la exploración espacial y beneficiar a la humanidad. “Aquí estamos, 50 años después, completando experimentos que se iniciaron en los laboratorios de Apolo”, dijo Robert Ferl, profesor del departamento de Ciencias Hortícolas de la Universidad de Florida. “Primero hicimos la pregunta de si las plantas pueden crecer en regolito. Y segundo, ¿cómo podría ese día ayudar a los humanos a tener una estadía prolongada en la Luna?

La respuesta a la primera pregunta es un rotundo sí. Las plantas pueden crecer en el regolito lunar. No eran tan robustas como las plantas que crecían en el suelo de la Tierra, o incluso como las del grupo de control que crecieron en un simulador lunar hecho de ceniza volcánica, pero ciertamente crecieron. Y al estudiar cómo respondieron las plantas en las muestras lunares, el equipo espera responder también a la segunda pregunta, allanando el camino para que los futuros astronautas algún día cultiven más plantas ricas en nutrientes en la Luna y prosperen en el espacio profundo.

"Para explorar más y aprender sobre el sistema solar en el que vivimos, debemos aprovechar lo que hay en la Luna, para no tener que llevárnoslo todo con nosotros", dijo Jacob Bleacher, científico jefe de exploración que apoya El programa Artemis de la NASA en la sede de la NASA en Washington. Bleacher señala que esta es también la razón por la que la NASA está enviando misiones robóticas al Polo Sur de la Luna, donde se cree que puede haber agua que puedan usar los futuros astronautas. “Además, cultivar plantas es el tipo de cosas que estudiaremos cuando vayamos. Entonces, estos estudios en el terreno allanan el camino para expandir esa investigación por parte de los próximos humanos en la Luna”.

Arabidopsis thaliana, originaria de Eurasia y África, es pariente de las hojas de mostaza y otras verduras crucíferas como el brócoli, la coliflor y las coles de Bruselas. También juega un papel clave para los científicos: debido a su pequeño tamaño y facilidad de crecimiento, es una de las plantas más estudiadas del mundo, utilizada como organismo modelo para la investigación en todas las áreas de la biología vegetal. Como tal, los científicos ya saben cómo son sus genes, cómo se comporta en diferentes circunstancias, incluso cómo crece en el espacio.

Trabajar con muestras del tamaño de una cucharadita

Para cultivar Arabidopsis, el equipo usó muestras recolectadas en las misiones Apolo 11, 12 y 17, con solo un gramo de regolito asignado para cada planta. El equipo agregó agua y luego semillas a las muestras. Luego colocaron las bandejas en cajas de terrario en una sala limpia. Se añadió una solución nutritiva diariamente.

“¡Después de dos días, comenzaron a brotar!” dijo Anna-Lisa Paul, quien también es profesora de Ciencias Hortícolas en la Universidad de Florida, y quien es la primera autora del artículo. “Todo brotó. ¡No puedo decirte lo asombrados que estábamos! Cada planta, ya sea en una muestra lunar o en un control, se veía igual hasta aproximadamente el día seis".

Sin embargo, después del sexto día, quedó claro que las plantas no eran tan robustas como las plantas del grupo de control que crecían en ceniza volcánica, y las plantas crecían de manera diferente según el tipo de muestra en la que se encontraban. Las plantas crecían más lentamente y se habían atrofiado. raíces; además, algunas tenían hojas atrofiadas y pigmentación rojiza.

Después de 20 días, justo antes de que las plantas comenzaran a florecer, el equipo cosechó las plantas, las molió y estudió el ARN. En un sistema biológico, los genes se decodifican en múltiples pasos. Primero, los genes, o ADN, se transcriben en ARN. Luego, el ARN se traduce en una secuencia de proteína. Estas proteínas son responsables de llevar a cabo muchos de los procesos biológicos en un organismo vivo. La secuenciación del ARN reveló los patrones de los genes que se expresaron, lo que mostró que las plantas estaban realmente bajo estrés y habían reaccionado de la manera en que los investigadores han visto que Arabidopsis responde al crecimiento en otros entornos hostiles, como cuando el suelo tiene demasiada sal o metales pesados.

Además, las plantas reaccionaron de manera diferente según la muestra que se utilizó, cada una recolectada de diferentes áreas de la Luna. Las plantas cultivadas en las muestras del Apolo 11 no eran tan robustas como las de los otros dos conjuntos. No obstante, las plantas crecieron.

Sembrando las semillas para futuras investigaciones

Esta investigación abre la puerta no solo a que algún día se cultiven plantas en hábitats en la Luna, sino a una amplia gama de preguntas adicionales. ¿Entender qué genes necesitan las plantas para adaptarse al crecimiento en regolito puede ayudarnos a comprender cómo reducir la naturaleza estresante del suelo lunar? ¿Los materiales de diferentes áreas de la Luna son más propicios para el cultivo de plantas que otros? ¿Podría el estudio del regolito lunar ayudarnos a comprender más sobre el regolito de Marte y las plantas que potencialmente crecen en ese material también? Todas estas son preguntas que el equipo espera estudiar a continuación, en apoyo de los futuros astronautas que viajan a la Luna.

"No solo es agradable para nosotros tener plantas a nuestro alrededor, especialmente cuando nos aventuramos a nuevos destinos en el espacio, sino que también podrían proporcionar una nutrición complementaria a nuestras dietas y permitir la futura exploración humana", dijo Sharmila Bhattacharya, científica del programa Biológica y de la NASA. División de Ciencias Físicas (BPS). “Las plantas son lo que nos permite ser exploradores”.

Esta investigación es parte del Programa de Análisis de Muestras de la Próxima Generación de Apolo, o ANGSA , un esfuerzo para estudiar las muestras devueltas del Programa Apolo antes de las próximas misiones Artemis  al Polo Sur de la Luna. BPS ayudó a respaldar este trabajo, que también respalda otras investigaciones fundamentales sobre plantas, incluidas Veggie, PONDS y Advanced Plant Habitat.