Cultivan plantas en polvo traído de la Luna

¿Se podrían cultivar plantas en la superficie de la Luna? La pregunta es un tema recurrente en las historias de ciencia ficción, pero ahora por primera vez se ha puesto a prueba la capacidad del pegajoso polvo que cubre la superficie lunar - conocido como regolito - para permitir el desarrollo de una planta.

Para comprobarlo los científicos no han tenido que viajar hasta nuestro satélite, sino que han ideado una estrategia mucho más ingeniosa (y barata): el equipo de Robert Ferl ha comprobado si el suelo lunar podría sustentar la vida vegetal cultivando Arabidopsis thaliana, una pequeña planta con flores nativa de Eurasia y África, en doce muestras de suelo recolectadas durante las misiones lunares Apolo 11, 12 y 17.

En un trabajo que se publica este jueves en la revista Communications Biology (Nature), los autores describen una serie de experimentos para investigar la viabilidad de cultivar plantas en la Luna y han descubierto que las plantas cultivadas en sustrato lunar crecen más lentamente y muestran más signos de estrés que las que crecen en cenizas volcánicas de la Tierra. 

Diferencias con la ceniza

Como los astronautas recogieron muestras de diferentes capas de suelo durante cada misión, las muestras del Apolo 11 habían estado expuestas a la superficie lunar durante más tiempo que las muestras del Apolo 12 y el Apolo 17. Los investigadores examinaron si el crecimiento y la expresión génica diferían entre estas plantas y las plantas cultivadas en 16 muestras de ceniza volcánica de la Tierra, que tenían un tamaño de partícula y una composición mineral similares a los del suelo lunar.

Las plantas “lunares” crecen más lentamente y muestran más signos de estrés que las que crecen en cenizas volcánicas

Los autores descubrieron que, si bien las plántulas podían crecer en todas las condiciones del suelo, las plantas en suelo lunar crecían más lentamente, tardaban más en desarrollar hojas expandidas y tenían raíces más atrofiadas que las que crecían en ceniza volcánica. 

Mientras que algunas plantas cultivadas en suelo lunar tenían una forma y color similar a las que crecían en ceniza volcánica, otras estaban atrofiadas y contenían pigmentos negros rojizos, características que típicamente indican estrés durante el desarrollo. 

Plantas estresadas

El análisis genético de tres plantas más pequeñas y oscuras reveló que expresaban más de 1000 genes, en su mayoría relacionados con el estrés, en niveles diferentes a los que crecen en cenizas. Además, los investigadores encontraron que las plantas que crecieron en las muestras del Apolo 11 no crecieron tan bien como las que crecieron en las muestras del Apolo 12 y 17 y expresaron una mayor cantidad de genes en diferentes niveles que las que crecieron en ceniza volcánica. 

Plantas cultivadas en el Apolo 11, 12 y 17 muestras expresaron 465, 265 y 113 genes en diferentes niveles, respectivamente. El 71% de estos genes estaban asociados con el estrés causado por sales, metales y moléculas reactivas que contienen oxígeno.

Las muestras del Apolo 11 no crecieron tan bien como las que crecieron en las muestras del Apolo 12 y 17

Los hallazgos indican que, si bien el suelo lunar se puede usar para cultivar plantas, no es compatible con el crecimiento de plantas tan bien como las cenizas volcánicas, particularmente si ha estado más expuesto a la superficie de la Luna y al efecto de la radiación solar. Los investigadores especulan que los rayos cósmicos y el daño del viento solar en el suelo lunar, así como la presencia de pequeñas partículas de hierro en el suelo, podrían inducir respuestas de estrés en las plantas y afectar su desarrollo.

Viable, pero tóxico

Para el investigador español Javier Medina, que lleva años trabajando en este tema en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas y participando en experimentos sobre plantas en el espacio, se trata de un experimento audaz y el trabajo tiene dos novedades científicas importantes.

La primera es que, aunque se habían hecho experimentos con sustratos que simulaban la composición de los suelos de la Luna y Marte, es la primera vez que se hace con rigolito de verdad. “Eso nadie lo había hecho y es una novedad importante”, señala Medina.

"La principal novedad es que el suelo lunar es tóxico para las plantas, eso no se sabía”

“Y la segunda es que descubren por primera vez algo que parece una obviedad pero que había que demostrar: que el suelo lunar no es homogéneo”. Esto quiere decir que habrá zonas de la Luna donde haya suelos más o menos dañinos para las plantas o que en el caso de plantearse usarlo como sustrato convendría tomar suelo que no estuviera en la superficie. 

Pero la novedad más interesante, a su juicio, “es que el suelo lunar es tóxico para las plantas, que eso no se sabía”. En otras palabras, señala, el escenario que se plantea en la película “El marciano”, en la que el protagonista usa el suelo del planeta rojo y lo mezcla con sus deposiciones como abono, a lo mejor no es tan factible porque el propio suelo envenena a la planta e impide su desarrollo. “De cara a la exploración espacial”, indica el especialista, ajeno al estudio, “el que se haya encontrado la cantidad enorme de genes de estrés no es un resultado optimista de cara al cultivo de las plantas en la Luna”. Es decir, ahora sabemos que ese suelo "no favorece el crecimiento de las plantas y que, aparte de añadirle componentes, habría que quitarle algo de la parte tóxica”.

"Un suelo así o favorece el crecimiento de las plantas y queda claro que, aparte de añadirle componentes, habría que quitarle algo de la parte tóxica”.

En el mismo sentido se expresa la especialista en plantas Rosa Porcel, profesora de la Universidad Politécnica de Valencia. Aunque encuentra el estudio muy interesante, cree que demuestra que aplicar el suelo lunar como sustrato no sería práctico en una posible colonia en nuestro satélite. “Está claro que tanto el suelo de la Luna como el de Marte no son aptos para el cultivo, entre otras cosas, por la presencia de metales”, asegura. “Si cultivas en un suelo así, al final podrías comerte esos metales”.

A esto se añade que en los suelos similares a los lunares se han conseguido germinar plantas pero con cosechas que son la mitad de productivas. “Así que, si tuviera que vivir de plantas crecidas allí”, apunta Porcel, “las haría crecer en cultivos hidropónicos”.

Para la especialista, sin embargo, hay algunos puntos del estudio que podrían ser útiles en investigaciones como las que hace ella en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP).  “Me ha gustado su análisis porque evalúan qué genes se están estresando y así se puede saber qué le está pasando a la planta”. En las plantas del estudio que han crecido un poco más (las que clasifican como “Large”) se activan principalmente los genes de respuesta al estrés por sequía y salinidad. Yo trabajo en eso”, señala, “y si veo un gen que tiene respuesta , me interesa, porque estudio la resistencia a ese tipo de estrés”.

Lecciones para la exploración lunar

A juicio de los investigadores, los resultados de su experimento demuestran que las plantas terrestres son capaces de crecer en el regolito lunar como matriz de soporte principal. “Por lo tanto, los suelos derivados del regolito lunar podrían usarse para la producción de plantas y experimentos en la Luna”, escriben. “Sin embargo, estos datos también demostraron que el regolito lunar no era un sustrato de crecimiento benigno”, matizan. “Las plantas pueden fallar en establecerse completamente en el regolito lunar, lo que resulta en una variedad de estados de crecimiento y éxito”.

“Aunque los regolitos lunares in situ pueden ser útiles para la producción de plantas en hábitats lunares, no son sustratos benignos”, insisten. “La interacción entre las plantas y el regolito lunar deberá dilucidarse aún más, y probablemente mitigarse, para permitir mejor el uso eficiente del regolito lunar para el soporte vital dentro de las estaciones lunares”. En resumen, que quizá un día podríamos viajar a la Luna y utilizar el suelo que haya estado menos expuesto a la radiación como sustrato, pero seguiría siendo costoso y - salvo que encontremos una manera sencilla de quitarle los elementos que intoxican a la planta - no habría muchas garantías de tener una buena cosecha de patatas o tomates.

Referencia: Plants grown in Apollo lunar regolith present stress-associated transcriptomes that inform prospects for lunar exploration (Communications Biology) DOI 10.1038/s42003-022-03334-8