Los científicos cultivan uvas en el espacio para salvar el suministro de vino de la Tierra

En enero, una carga de 320 vides cultivadas a bordo de la Estación Espacial Internacional se hundió en el Océano Atlántico. Los científicos esperan que las vides puedan proporcionar pistas para hacer un mejor vino en la Tierra

El miércoles 13 de enero, aproximadamente a las 20:00 EST, una nave espacial SpaceX Cargo Dragon se lanzó al Océano Atlántico, frente a la costa de Florida. Después de entregar con éxito las tres toneladas de hardware y suministros a la Estación Espacial Internacional (ISS) 12 horas antes, la nave tipo cápsula regresó cargada con una carga más diversa. En el interior había células madre, un sextante diseñado para la navegación de emergencia en aguas profundas, y chips de tejido creados para ayudar a tratar las enfermedades cardíacas en la Tierra. Y junto a ellos, 320 piezas de cepas de Merlot y Cabernet Sauvignon, envueltas individualmente en pequeños paquetes de tierra y cuidadosamente colocadas en contenedores, cada cepa encajada en su propia celda que se asemeja a una colmena.

Enviar uvas francesas de lujo a la órbita puede parecer un truco costoso de relaciones públicas. Después de todo, hay una larga historia de disparar comida en el espacio sin una buena razón. El tandoori de chuleta de cordero, los nuggets de pollo y los haggis se unieron a un globo meteorológico y se dispararon a 20 millas sobre la Tierra para celebrar la Noche Quemada, por nombrar algunos. Pero estas enredaderas no son un truco, insiste Space Cargo Unlimited, la startup francesa detrás del experimento. Al enviar las vides a crecer en las duras condiciones de la ISS en los últimos diez meses (junto con 12 botellas de vino tinto de Burdeos), la compañía espera crear plantas lo suficientemente fuertes para sobrevivir a las condiciones cada vez más duras aquí en la Tierra. Y al hacerlo, es una de las empresas privadas de investigación que cree que la solución para alimentar a una población mundial en crecimiento, en medio del empeoramiento del cambio climático, podría encontrarse en algún lugar del espacio.

Además de las chuletas de cordero flotantes, la comida ha sido una parte importante de la investigación científica a bordo de la ISS durante años. La lechuga, la col china y la col roja rusa se han cultivado con éxito en el sistema de producción de verduras de la NASA: un pequeño jardín espacial del tamaño de una maleta en el que pueden crecer unas seis plantas a partir de una “almohada” de nutrientes personalizados. También había rábanos frescos cultivados en mini laboratorios e incluso un bistec de ternera cultivado a bordo. Pero estos experimentos se realizaron en gran parte con un propósito singular: encontrar una manera de alimentar a los astronautas con productos frescos en el tipo de misiones al espacio profundo que la NASA ha planeado para la próxima década.

Lo que Space Cargo Unlimited está tratando de hacer es bastante diferente. En lugar de alimentar a los astronautas, espera utilizar la investigación para alimentar mejor a los demás. La idea es que la exposición de las vides (y luego otros cultivos) a la microgravedad más altos niveles de radiación en la EEI provocará que los organismos evolucionen y desarrollen rasgos más resistentes. Rasgos que los harían más adecuados para condiciones terrestres severas causadas por el cambio climático.

Las plantas en la Tierra ya tienen fuertes respuestas a factores estresantes comunes, como la temperatura, los productos químicos o la sequía, dice Michael Lebert, biólogo senior de la Universidad de Erlangen-Nuremberg en Alemania y director científico de la SCU. Pero al arrojarlos al espacio, introduces un factor estresante que nunca antes habían encontrado, la ausencia de gravedad, que hace que las plantas encuentren formas ingeniosas de adaptarse. “Cuanto diferentes son los factores estresantes, mayor es la tasa de evolución”, dice Lebert. “Un reordenamiento del genoma, un reordenamiento en la epigenética, es lo que se desencadena en la microgravedad”. Aunque es posible que la planta no se adapte eventualmente para sobrevivir en el espacio, en su esfuerzo por adaptarse y reorganizar sus nuevas condiciones, puede desarrollar rasgos de resistencia que nunca haría en la Tierra.

El impacto del espacio en las personas está bien documentado. Durante el famoso “estudio de gemelos” en 2015, Mark Kelly permaneció en la Tierra, mientras que su hermano gemelo Scott pasó casi un año en la EEI, tiempo durante el cual los investigadores pudieron hacer comparaciones directas entre sus biologías. Mostró que los genes de Scott se activaron de nuevas formas, alterando su sistema inmunológico, la formación de huesos y la visión. Incluso una vez de vuelta en la Tierra, alrededor del siete por ciento de la expresión genética se mantuvo sin cambios. Los estudios ya han demostrado que ocurre una divergencia similar con las plantas y otros organismos.

Las plántulas de la planta Thaliana, una pequeña planta de flores blancas originaria de África, enviada a la ISS en 2013 han desarrollado diferentes respuestas genéticas a las enfermedades, el frío y la sequía en comparación con las que quedan en la Tierra. Sus raíces han desarrollado nuevos patrones de “inclinación”, por ejemplo, una forma de navegar bajo tierra en busca de agua y nutrientes adicionales. También se ha demostrado que ciertos tipos de algas crecen más rápido y producen más aceite en órbita baja. No fue hasta enero que las condiciones de microgravedad ayudaron a los investigadores del Sistema de Producción de Vegetales de la ISS a realizar un trasplante de plantas entre dos tipos diferentes de lechuga, un trasplante que normalmente las habría matado.

Ahora, de regreso a salvo en la Tierra, las vides serán rehidratadas, replantadas y observadas de cerca en busca de signos de cualquier cambio en su propia expresión genética. Además de verificar los cambios en su respuesta a los factores estresantes, como la temperatura del suelo y los niveles de sal, los investigadores tomarán muestras de los brotes para verificar si hay alteraciones del metabolismo y las vías metabólicas, dice Lebert. Por ejemplo, ¿producen los mismos compuestos químicos que nos dan sabor y nutrientes? Productos químicos vegetales que pueden determinar el color, la calidad, el sabor y la capacidad para combatir enfermedades. Si surgen características más resistentes, el plan es utilizar las vides como un medio para cultivar nuevas especies de vid más resistentes y venderlas a la industria vinícola mundial.

Los resultados se sumarán a un fondo de investigación creciente pero aún limitado. Y con la NASA más preocupada por alimentar a sus astronautas, Space Cargo Unlimited es una de las pocas empresas de investigación privadas que buscan llenar el vacío. La compañía comienza con el vino porque es el “canario de la mina de carbón” cuando se trata de reaccionar a pequeñas variaciones en su entorno, dice Nicholas Gaume, cofundador y CEO de Space Cargo Unlimited. El aumento de las temperaturas significa que la cosecha media de vino en Borgoña, Francia, ya es 13 días antes que en 1988, con uvas que crecen con menor acidez y más azúcar debido a los climas más cálidos, lo que aumenta el contenido de alcohol. El producto final es lo que Gaume llama un “líquido biológico multicomponente”, que combina levaduras, bacterias y polifenoles, lo que hace que su composición sea particularmente sensible a los cambios en el medio ambiente. Es por eso que Space Cargo Unlimited agregó una docena de botellas de vino tinto a la entrega de ISS, para ser degustadas por un experto en viticultura en marzo.

Pero existe un potencial mucho más allá de las uvas y el vino.

En 2020, Front Range Biosciences de Colorado envió cultivos de cáñamo y tejidos de café al espacio con un propósito similar para examinar el impacto de la gravedad cero en las vías metabólicas de las plantas. “Los resultados de la investigación podrían ayudar a los productores y científicos a identificar nuevas variedades o expresiones químicas en la planta”, dice el cofundador y director ejecutivo Jonathan Vaught. Como parte del experimento, se enviaron cerca de 500 cultivos de células vegetales a la ISS en una incubadora y se controlaron de forma remota. Ahora, de regreso en la Tierra, el equipo ha comenzado el proceso de cultivo de estos cultivos para determinar los efectos de la microgravedad en la expresión genética de las plantas, un proceso que podría llevar hasta dos años. No está claro cuál será el resultado, pero “al aprender cómo las plantas se adaptan a un nuevo entorno, el espacio, en este ejemplo, podremos comprender mejor y, posteriormente, reproducir varios cultivos para que prosperen en los entornos. Nuevas condiciones, ”Dice Vaught.

Y en noviembre de 2020, la empresa de servicios espaciales comerciales de Texas, Nanoracks, anunció planes para crear un equipo de investigación dedicado exclusivamente a utilizar el entorno espacial para producir productos agrícolas más resistentes. El director ejecutivo, Jeffrey Manber, visitó un equipo de investigación chino que había cultivado plántulas en satélites. Cuando se plantan en una extensión árida del desierto, algunos prosperaron mucho más allá de sus contrapartes, creciendo solo en la Tierra. “La conclusión fue que las mutaciones genéticas para la biomasa cultivada en el espacio ocurren a tasas más altas y ha sucedido algo que sigue siendo difícil de replicar en la Tierra”, escribió Manber.

Si toda esta investigación tiene éxito, también podría tener algunas ventajas claras sobre otros métodos actuales para cambiar la genética de las plantas, como la modificación genética, agregar nuevos genes de una especie a otra o editar genes, modificar genes existentes. En Europa, ambos enfoques están actualmente restringidos, con cero cultivos modificados genéticamente aprobados en el mercado de la UE y pocas señales de este cambio, a pesar de las críticas vehementes de elementos de la comunidad científica. Y para Lebert, la tecnología genética redirige manualmente la forma en que se desarrolla la genética vegetal. “Aunque lo que estamos diciendo es dar tiempo a las plantas para adaptarse y podrían hacerlo de formas totalmente diferentes a las que podríamos esperar”.

Aunque es demasiado pronto para compartir los resultados definitivos para la vid, Gaume dice que él y el equipo hasta ahora han estado “abrumados” por lo que han visto. “Si aprendemos a hacer esto con las vides, podemos aplicarlo a muchas otras”. Insiste en que los tomates, los plátanos, cualquier tipo de cultivo se pueden poner en órbita baja. “El dilema que todos enfrentamos es, ¿cómo se puede crear una agricultura que sea capaz de alimentar a la humanidad a medida que crece y de hacer frente a los factores estresantes del cambio climático?” Parece que el espacio podría proporcionar algunas de las soluciones.

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