Recreación artística de un invernadero en Marte. Imagen: NASA |
Un equipo internacional con participación de investigadores del Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha demostrado que las
condiciones de microgravedad, como las de Marte, y las de hipergravedad
en exoplanetas alteran el desarrollo de las plantas.
En tales condiciones se produce una división celular prematura que
provoca células de menor tamaño. Los resultados se han obtenido tras dos
estudios coordinados por el investigador Raúl Herranz, del Centro de
Investigaciones Biológicas, que se publican en sendos artículos en las
revistas NPJMicrogravity y Scientific Reports.
En la investigación se han utilizado instalaciones de la Agencia
Espacial Europea, que simulan los efectos de microgravedad y gravedad
parcial como las que experimentarán los astronautas, y las plantas que
los acompañarán, en una futura misión de exploración al planeta Marte.
El investigador Javier Medina, que dirige el grupo de investigadores del
Centro de Investigaciones Biológicas que ha participado en el estudio,
explica que “en los experimentos de este estudio se han utilizado
pequeñas plántulas de Arabidopsis thaliana en nuevos simuladores en
tierra que pueden reproducir la gravedad de la Luna (1/6 de la
terrestre) y la de Marte (algo más de 1/3)”. Esta planta modelo, que ya
fue expuesta a la microgravedad en sucesivos experimentos en la Estación
Espacial Internacional (ROOT, GENARA, Seedling Growth) por el mismo
grupo del CSIC dirigido por Medina, sufre importantes desarreglos al
principio de su desarrollo en el espacio.
“Concretamente, la tasa de división y de crecimiento de sus células
meristemáticas, las células madre de las plantas, están fuertemente
descompensadas por la ausencia de gravedad”, indica el investigador. “En
este estudio se ha confirmado, en primer lugar, que disponemos de
equipamientos en tierra que reproducen la gravedad de la Luna o Marte y,
en segundo lugar, que las alteraciones sufridas por las plantas que
crecen en estas condiciones de gravedad, sobre todo en el ambiente
lunar, pueden ser tan fuertes o incluso superiores a las observadas en
el ambiente orbital de la Estación Espacial”, añade.
“En el segundo estudio, publicado en Scientific Reports, hemos utilizado
cultivos celulares de plantas para analizar los mecanismos moleculares
por los que la tasa de proliferación celular está alterada, no solo en
las condiciones espaciales durante el viaje (microgravedad) y en la
llegada a Marte (0,38g), sino también en las condiciones de posibles
exoplanetas con el doble de gravedad que la Tierra”, detalla Medina.
“Los resultados insisten en los desarreglos del desarrollo de las
plantas, de forma muy moderada en condiciones de hipergravedad, y
similares aunque de menor intensidad a la microgravedad en las
condiciones marcianas”, señala el investigador.
“Proponemos que existe un cambio en la velocidad de las distintas fases
del ciclo celular que conducen a una división celular prematura en el
espacio, que provoca células de menor tamaño, aunque el mecanismo
preciso por el que se produce este efecto sigue bajo estudio por nuestro
grupo”, explica Medina.
El investigador considera que “aunque los resultados obtenidos en
simuladores solo pueden ser validados mediante estudios en microgravedad
real, es evidente que se puede aplicar a la mejora de las condiciones de
crecimiento de las plantas que serán parte del sistema de soporte vital
(para alimento y bienestar psicológico de los astronautas) en viajes
espaciales”.
Los dos experimentos, en los que ha participado el Centro de
Investigaciones Biológicas, se han desarrollado en el contexto de
proyectos de colaboración internacional financiados por la Agencia
Espacial Europea (ESA).
Fuente: CSIC 23/04/2018
Aránzazu Manzano, Raúl Herranz, Leonardus A. den Toom, Sjoerd te Slaa,
Guus Borst, Martijn Visser, F. Javier Medina and Jack J. W. A. van Loon.
Novel, Moon and Mars, partial gravity simulation paradigms and their
effects on the balance between cell growth and cell proliferation during
early plant development. NPJMicrogravity. Doi:10.1038/s41526-018-0041-4
Khaled Y. Kamal, Raúl Herranz, Jack J. W. A. van Loon and F. Javier
Medina. Simulated microgravity, Mars gravity, and 2g hypergravity affect
cell cycle regulation, ribosome biogenesis, and epigenetics in
Arabidopsis cell cultures. Scientific Reports. Doi:10.1038/s41598-018-24942-7
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