Los astronautas de la Estación Espacial Internacional pasan más tiempo fuera de la Tierra, pero todavía necesitan su ración diaria de verduras. En la búsqueda por encontrar una manera viable para que la tripulación cultive sus propias verduras mientras orbita, y posiblemente algún día en la Luna o Marte, los estudiantes investigadores están enviando semillas de brócoli recubiertas con una dosis saludable de probióticos al espacio.

Seis semillas de brócoli estaban a bordo de la nave espacial Orbital ATK Cygnus que se lanzó esta semana desde la isla Wallops. Virginia, como parte de una misión de reabastecimiento de carga de una estación espacial. Tres de las semillas viajan al espacio tal cual, mientras que los otros tres estaban cubiertos con dos especies diferentes de bacterias, desarrollado en la Universidad de Washington, que pueden vivir dentro de las plantas de cultivo y mejorar su crecimiento. Estos microbios "beneficiosos", también llamados endófitos, también puede ayudar a las plantas a crecer mejor en entornos de gravedad extremadamente baja, y donde podrían faltar nutrientes o agua.

El objetivo del experimento, realizado por estudiantes de Valley Christian High School en San José, California, es aprender a cultivar hortalizas en el desafiante, condiciones de microgravedad de la estación espacial, y eventualmente en la Luna y Marte, a medida que se expande la exploración espacial humana. Desarrollado por un equipo de 11 estudiantes, los experimentos iniciales en tierra resultaron exitosos, ya que el brócoli creció más rápido y significativamente más grande que el estudio de control.

"Sería ideal si pudiéramos cultivar cultivos para los astronautas en la estación espacial o que estén basados ​​en la Luna o en Marte sin necesidad de enviar mezcla para macetas o fertilizantes". "dijo Sharon Doty, un profesor de la Universidad de Washington en la Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales y un microbiólogo de plantas que aisló y caracterizó los microbios utilizados en este experimento. "Nos gustaría poder hacer que las plantas crezcan en lo que está disponible con un mínimo de insumos".

Los estudiantes están participando en el programa "Quest for Space" del Quest Institute for Quality Education y son asesorados por David Bubenheim de la Rama de Ciencias Biosféricas del Centro de Investigación NASA-Ames y John Freeman de Intrinsyx Technologies. El experimento se preparó en un laboratorio de vuelo ubicado en el Centro de Investigación NASA-Ames en California.

Freeman ha probado muchas plantas a bordo de la Estación Espacial Internacional, y también ha utilizado estos mismos microbios para mejorar el crecimiento de plantas de cultivo como tomates, lechuga, soja, trigo, maíz y brócoli. Freeman ha descubierto que las plantas prosperan, incluso cuando se le da menos agua y nutrientes esenciales como nitrógeno y fósforo.

Su trabajo también confirma un estudio de 2016 en el que Doty y sus coautores encontraron que las plantas pueden tolerar mejor la sequía y otros factores de estrés ambiental con la ayuda de microbios naturales que proporcionan nutrientes a sus plantas asociadas.

Estas plantas endófitas y de brócoli específicas fueron elegidas para el experimento de vuelo espacial porque se desempeñaron bien juntas en pruebas de invernadero en condiciones de crecimiento similares a las de Marte. donde el nitrógeno y el fósforo son limitados, Freeman dijo.

Si bien se han realizado varios experimentos diferentes de cultivo de hortalizas a bordo de la Estación Espacial Internacional, Este es el primero que estudia microbios naturales para posiblemente ayudar a las plantas a crecer bajo limitaciones de nutrientes y en microgravedad. él dijo.

"En el espacio, las plantas están muy estresadas y no crecen ni se reproducen bien, Freeman explicó. Queremos que las plantas crezcan mejor. Estamos probando el brócoli porque se considera una fuente de alimento anticancerígena que es un buen candidato dietético para los exploradores del espacio profundo ".

Los microbios se encapsulan primero dentro de una capa que cubre las semillas de brócoli, que protege las semillas de la deshidratación y permite un almacenamiento seco seguro antes de que las semillas se hidraten y crezcan en órbita. Cuando las semillas de brócoli recubiertas de endófito llegan a la estación espacial, se hidratarán en una pequeña cámara de crecimiento vegetal que proporciona luz constante para promover la fotosíntesis. Las cámaras tomarán imágenes de las plántulas a intervalos regulares, lo que ayudará a los investigadores de la escuela secundaria y sus mentores a rastrear el crecimiento general de las plántulas.

Después de que las plantas regresen del espacio, Los estudiantes medirán su crecimiento y contenido de clorofila y compararán el brócoli inoculado con los que se cultivaron sin microbios.

Por separado, Doty y su equipo recibirán muestras de plantas para investigar qué tan bien colonizaron las dos especies de microbios el brócoli en el espacio. y si fueron tan efectivos como cuando se cultivaron en la Tierra.

"Queremos saber si los microbios todavía encuentran su camino dentro de la planta incluso en microgravedad, y si alguna de las señales requeridas de la planta es terrestre, ", Dijo Doty." Necesitamos probar si todavía están funcionando de la manera que esperaríamos al crecer en un entorno diferente como la microgravedad ".

Doty y su equipo de la Universidad de Washington aislaron los microbios utilizados en este experimento hace más de una década de las plantas de sauces silvestres que crecían en tierras deficientes en nutrientes entre las rocas y la arena a lo largo del río Snoqualmie. Las plantas ya habían seleccionado los mejores microbios para ayudarlas a crecer en condiciones difíciles. por lo que los investigadores aprovecharon estas cepas microbianas clave y las utilizaron para ayudar a cultivar plantas, los pastos y los árboles crecen en entornos difíciles.

Estos microbios pueden beneficiar a plantas de todo tipo, ayudándoles a convertir el nitrógeno del aire en nutrientes esenciales para la planta y reduciendo la necesidad de fertilizantes sintéticos, en el caso de plantas de cultivo como el brócoli.

En proyectos separados, Doty y su laboratorio, junto con Bubenheim y Freeman, están comenzando a probar si las plantas a las que se les da microbios naturales de sauce y álamo pueden crecer en las condiciones que existen en la Luna y en Marte. Usan un simulante de regolito, material rocoso triturado sin materia orgánica, que imita las condiciones extraterrestres en ambos lugares para ver si los microbios pueden ayudar a las plantas a crecer en condiciones que de otro modo serían duras. El trabajo también es parte del Programa de Astrobiología de la UW, que fue el primer programa universitario de este tipo cuando se lanzó hace 20 años.

"Este es el primer paso en lo que espero se convierta en un programa de investigación a largo plazo para desarrollar la habitación en Marte y en la Luna de una manera muy eficiente utilizando simbiosis natural en lugar de tratar de llevar fertilizantes químicos a esos entornos". "Dijo Doty.