El mes pasado, un cohete tronó desde una plataforma de lanzamiento de la NASA en Virginia, destinado a la Estación Espacial Internacional. Ubicado entre los 7, 400 libras de suministros fue un puñado de semillas diseñadas para abrir nuevas ventanas a nuestro conocimiento de cómo crecen las plantas en el espacio, información que podría conducir al cultivo de alimentos frescos en el espacio para las personas a bordo de la estación espacial o la producción de biocombustible en nuestro propio planeta.

Las semillas del diseñador fueron creadas en el laboratorio de Norman Lewis, un científico de la Universidad Estatal de Washington que ha liderado el esfuerzo de muchos años para llevar las semillas al espacio. Los esfuerzos de Lewis finalmente dieron sus frutos cuando una nave espacial despegó de la instalación de vuelo Wallops de la NASA en las primeras horas del 21 de mayo. Es el primer experimento que se lleva a cabo en el hábitat de plantas avanzadas de la NASA, la cámara de crecimiento ambiental más avanzada jamás en el espacio Estación Espacial.

Las semillas se convertirán en la planta Arabidopsis, más comúnmente conocido como thale berro. El experimento pone la maleza común, se encuentran a menudo a lo largo de la carretera o en las grietas de la acera, directamente a la vanguardia de la colonización espacial. Porque si la gente va a embarcarse en una misión de un año a Marte, necesitarán cultivar alimentos frescos a lo largo del camino. Para hacer eso, necesitamos entender cómo crecen las plantas en el espacio.

Lewis está trabajando con investigadores en EMSL, el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. Mary Lipton, científica de EMSL, dirigirá el análisis de miles de proteínas de las plantas para comprender cómo las plantas que crecen en el espacio se comparan con sus contrapartes cultivadas en condiciones idénticas, excepto por la fuerza de la gravedad, en el Centro Espacial Kennedy en Cabo Cañaveral. Fla.

El proyecto cuenta con más de 180 sensores entrenados en las plantas, tomar medidas detalladas de temperatura, Encendiendo, oxígeno, dióxido de carbono, humedad y otras variables a medida que la estación espacial se precipita a más de 17, 000 millas por hora alrededor de la Tierra, 254 millas por encima de nuestras cabezas.

La gravedad de la Tierra sigue siendo formidable a esa altitud, por lo que no es correcto llamar al medio ambiente "gravedad cero". Las plantas estarán en un estado continuo de caída libre, un entorno que los científicos llaman "microgravedad".

Es la primera vez que se cultivan plantas en el espacio en condiciones controladas con precisión. y en comparación con homólogos idénticos cultivados en condiciones igualmente precisas. En la estación espacial se recopilará una ronda de datos cada cinco segundos, y tres cámaras tomarán dos fotos todos los días para monitorear el crecimiento.

En el núcleo del experimento hay seis tipos de Arabidopsis:un tipo salvaje, uno con un mecanismo de captura de carbono mejorado y cuatro con síntesis de lignina comprometida.

El foco está en la lignina, la sustancia resistente de la pared vegetal que permite que las plantas desafíen la gravedad y crezcan erguidas. Los científicos estudiarán cómo responden las plantas a las condiciones de ingravidez de la estación espacial. Por ejemplo, ¿Seguirán creciendo las plantas incluso en un entorno de microgravedad?

La lignina sirve a las plantas de muchas maneras. Hace que las plantas sean difíciles de comer, protegiéndolos de los herbívoros. Protege el sistema que transporta nutrientes y agua por toda la planta. Y les permite desafiar la gravedad y crecer hacia arriba en lugar de ser manchas amorfas en el suelo.

Pero el material una pared literal dentro de una planta, también es una barrera para los investigadores de EMSL y otros lugares que intentan crear nuevos biocombustibles de origen vegetal. La lignina hace que las plantas sean resistentes a la manipulación química. a la transformación en biocombustibles de origen vegetal. De ahí el interés en explorar el comportamiento de plantas deficientes en lignina para las plantas terrestres, la vida diaria.

"Las plantas muy reducidas en lignina aún pueden vivir y crecer, pero no son lo suficientemente fuertes para prosperar en la mayoría de las condiciones. Realmente no pueden pararse por sí mismos, es como tener menos huesos en su cuerpo para mantenerlo estructuralmente intacto. Pero bajo las condiciones de microgravedad, las plantas podrían funcionar bien con menos lignina, "dijo Lewis, profesor de Regents en el Instituto de Química Biológica de WSU.

Las plantas viables con menos lignina ofrecen muchas cosas. En la tierra, menos lignina se traduce en métodos más fáciles de extraer energía útil de la planta. En el espacio, si la energía de la planta se puede desviar de la creación de lignina amorfa, tal vez se podría comer más de la planta:más alimento para los astronautas en misiones de largo alcance y tal vez más oxígeno producido para que los astronautas respiren. Esto también haría que las plantas cultivadas en el espacio fueran más fáciles de reciclar.

Si bien los científicos han estado cultivando cosas en el espacio durante 30 años:lechuga, repollo, patatas, girasoles guisantes:las plantas creadas por el laboratorio de Lewis son las plantas más sofisticadas que jamás se hayan visto en la estación espacial.

Esas plantas fueron parte de estudios recientes en el laboratorio de Lewis que incluyeron al científico de EMSL Kim Hixson, quien recibió su Ph.D. en el laboratorio de Lewis el mes pasado. Allí, Lewis encabeza un equipo con un conocimiento extraordinario de la lignina, qué moléculas controlan sus patrones de deposición y qué sucede cuando se eliminan genes o proteínas clave. Como estudiante de posgrado en el laboratorio, Hixson estudió formas de moléculas conocidas como deshidratasas, que realizan gran parte de la magia molecular involucrada en la regulación de la lignina en las plantas.

"En la tierra, las plantas necesitan lignina; le da a las plantas la rigidez para resistir la gravedad. Pero, ¿qué sucede en una situación de microgravedad? Eso es lo que estamos explorando "dijo Hixson.

Hixson y sus colegas de WSU encontraron indicios de que un cambio en los niveles de lignina afecta lo que se conoce como el "fosfoproteoma, "el subconjunto de proteínas que se activan o desactivan activamente en determinadas condiciones.

Si bien Lewis es un agricultor espacial veterano, habiendo cultivado abeto de Douglas, trigo y otras plantas en transbordadores espaciales cuando estaban en uso, Los recursos de hoy en EMSL y en otros lugares ofrecen darle una mirada más profunda que nunca a lo que está sucediendo dentro de las plantas.

Él y Lipton han tenido una colaboración de larga data, y Lewis se basó en los recursos de EMSL para realizar algunos de los primeros trabajos que prepararon el escenario para el experimento actual. Lipton, que tiene una cita conjunta en WSU, es parte del consorcio financiado por la NASA que Lewis creó hace varios años para realizar la investigación. El proyecto también incluye científicos de la Universidad de Nuevo México, el Consorcio de Nuevo México y el Laboratorio Nacional de Los Alamos.

La ciencia sobre el terreno alcanzará un punto álgido a finales de este otoño, después de que las plantas del invernadero espacial se cosechen y tomen un vuelo de regreso a la Tierra. Las malas hierbas del espacio serán cortadas y cortadas en cubitos y transportadas a múltiples laboratorios, incluyendo EMSL, donde ayudarán a preparar el escenario para nuestro futuro, en este planeta y en otros lugares.