Las plantas se comportan de una manera diferente cuando no existe la gravedad para dirigir su crecimiento.
Esa es la pregunta detrás del experimento Seedling Growth, que un equipo de la NASA y de la Agencia Espacial Europea están desarrollando conjuntamente en la Estación Espacial Internacional (EEI).
A largo plazo el objetivo científico es lograr que las plantas puedan producir oxígeno, vapor de agua y servir de nutrición para el ser humano en el espacio, ya sea a bordo de la EEI, durante un posible viaje a Marte o en una potencial colonia humana en el espacio.
Pero por ahora, y en este experimento, los investigadores se dedican a lograr que las semillas germinen en condiciones de microgravedad y a observar cómo responden y crecen ante distintas fuentes de luz.
"Hemos confirmado una nueva manera en que las plantas de semilla responden a la luz", le dijo a BBC Mundo el doctor John Z. Kiss, profesor de biología de la Universidad de Mississippi y líder investigador del proyecto en el equipo de la NASA.
Los resultados todavía no se han hecho públicos pero el investigador le adelantó a BBC Mundo algunos hallazgos de la primera fase del experimento.
"Normalmente en la Tierra, las plantas de semilla y flor no responden de una manera direccional a la luz roja. Sin embargo descubrimos que estas plantas sí crecen hacia la luz roja en circunstancias de microgravedad".
Las semillas crecieron durante seis días, hasta que germinaron y se convirtieron en plántulas, al brotarles una raíz y dos hojas muy pequeñas.
El descubrimiento confirma que en el espacio, gracias a la falta de gravedad, las plantas pueden mostrar caracteres escondidos en la Tierra.
"Esta respuesta en las plantas de semilla puede ser parte de su historia evolutiva, ya que algunas plantas no vasculares, como los musgos y los helechos, sí responden a la luz roja en la Tierra. Pero con las plantas de semilla, que florecen, hay que retirar la gravedad -algo que conseguimos en el espacio-, para poder observar este tipo de respuesta a la luz roja", explicó el investigador.
Entender las complejas respuestas a la luz que las plantas tienen en el espacio es un primer paso hacia un futuro en el que los cultivos espaciales puedan generar alimentos.
Según Kiss, los experimentos de Seedling Growth son los primeros que examinan el comportamiento de las plantas de semilla en condiciones de gravedad reducida.
Las conclusiones a las que llegaron los investigadores al observar la germinación de la Arabidopsis thaliana serían, en principio, extrapolables a otras plantas, ya que los mecanismos moleculares son parecidos.
El proyecto consta de cuatro fases, cada una de las cuales se desarrollará año por año hasta el 2015.
De semilla a plántula
El experimento se hizo con 1.500 semillas, distribuidas en pequeñas cámaras de cultivo, de 20 semillas cada una.
Durante la primera parte del experimento los investigadores estudiaron el comportmaiento de 1.500 semillas, que llegaron a la EEI el pasado 1 de marzo en la misión SpaceX.
Las semillas se plantaron en pequeñas cámaras de cultivo, dentro del módulo Columbus, el módulo Europeo.
Según le explicó a BBC Mundo Francisco Javier Medina, del Centro de Investigaciones Biológicas de España (CSIC), que codirige el experimento por el equipo de la Agencia Espacial Europea, las semillas crecieron durante seis días hasta que germinaron y se convirtieron en plántulas, al brotarles una raíz y dos hojas muy pequeñas. Después, se congelaron.
El proceso fue grabado con cámaras de video de precisión.
Según el científico español, esta fase es la más importante al estudiar este tipo de procesos, porque las bases del crecimiento y desarrollo de la planta se establecen en ese momento y es ahí cuando se determinan irreversiblemente procesos posteriores.
"Tienen 4,5 o 6 milímetros de longitud", describió Medina.
"Si la plántula tiene trastornos en el crecimiento o en la percepción de la luz los tendrá toda su vida", le explicó a BBC Mundo.
"Ademas, las células proliferan a ritmos muchos más altos en esta etapa", añadió.
El equipo de la Universidad de Mississippi, que dirige el doctor Kiss, analizó las imágenes de los distintos momentos del desarrollo de la plántula, registrando los cambios en el tamaño y en el fototropismo de la planta, es decir, la dirección de crecimiento en referencia a la luz, y comparándolos con lo que sería el eje normal de crecimiento en la Tierra.
Una vez que las plántulas estén de regreso en la Tierra, el equipo español, liderado por Medina, las analizará genéticamente, para estudiar su tasa de crecimiento celular.
El efecto de la gravedad
La Arabidopsis thaliana es una planta modelo, de rápido crecimiento y de las más utilizadas en laboratorios de biología.
En el experimento Seedling Growth los investigadores también pueden controlar las condiciones de gravedad de las plantas, gracias a unas centrífugas que pueden hacer que las plántulas giren para recrear artificialmente distintos niveles de gravedad.
En esta primera fase del experimento las plantas crecieron en gravedad cero, como la que hay en la EEI.
Pero según le explicó a BBC Mundo la coordinadora de la NASA para el proyecto Seedling Growth, Marianne K. Steele, en las tres próximas fases del experimento se estudiarán las plantas en tres niveles de gravedad distinto: el de la Luna, el de Marte, y el de la Tierra, que es gravedad 1.
"El experimento estudiará cuáles son las repercusiones de un crecimiento en un ambiente distinto al de la Tierra", explicó.
"Y por supuesto lo que estamos viendo es que las plantas se comportan de una manera diferente cuando no existe la gravedad para dirigir su crecimiento", añadió.
"En la Tierra las hojas crecen hacia arriba y las raíces hacia abajo, y eso depende de la gravedad", dijo Sttele.
"Lo que estamos viendo ahora en esta primera fase, en ausencia de gravedad, es que las raíces tienen un patrón diferente: se curvan y se mueven en distintas direcciones", describió Marianne.
Los investigadores sólo podrán establecer comparaciones de crecimiento entre los distintos niveles de gravedad cuando finalice el proyecto, se estima que para 2015.