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Realizan experimentos con plantas genéticamente modificadas en el espacio

Experimentos con plantas en la Estación Espacial Internacional. Imagen: NASA

A medida que la humanidad se acerca a viajes espaciales más extensos, se ha vuelto importante comprender cómo las plantas encajan en la supervivencia en el cosmos. Científicos de la Universidad de Utah (EE.UU.) y centros de investigación asociados están realizando un experimento que analiza las capacidades de las plantas terrestres en el espacio.

Uno de los principales científicos del proyecto, la profesora de química de la Universidad de Utah, Ming Hammond, está analizando en tiempo real si las plantas modificadas para la fabricación biológica de proteínas específicas pueden hacerlo en el espacio.

El experimento, denominado Hydra-1, se encuentra en el campo de la biología sintética, que busca diseñar sistemas biológicos para imitar a los organismos naturales. Los científicos han estado alterando el código genético durante décadas, y se ha convertido en una rutina en los laboratorios para modificar, rediseñar e incluso diseñar ADN.

De acuerdo con la Organización de Innovación en Biotecnología, la biología sintética puede crear diseños de proteínas para expandir el conjunto de creaciones de proteínas naturales de los organismos para nuevos procesos. Esto es lo que Hammond y sus colegas buscan usar.

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Los organismos producen naturalmente una variedad de proteínas a medida que pasan por sus funciones, y los científicos esperan poder diseñar plantas para no solo producir alimentos y oxígeno en el espacio, sino también medicamentos o polímeros potencialmente necesario para usar en futuras misiones de exploración espacial a largo plazo.

Las plantas modificadas genéticamente se almacenan en “cubos de plantas”, que son cámaras diseñadas para permitir a los investigadores realizar experimentos en el espacio. La empresa de cubos, Ice Cubes, proporciona los cubos y ayuda a los científicos a construir sus experimentos dentro de ellos.

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Luego hacen los arreglos para que las plantas se lancen al espacio en cohetes que se dirigen a la Estación Espacial Internacional. Una vez que se han instalado los cubos, el control se entrega a los investigadores. Entonces, se puede interactuar con los cubos y los experimentos se pueden monitorear según sea necesario.

“El beneficio es que puedes llevar semillas contigo”, dijo Hammond a UNews en un reciente comunicado de prensa. “Son muy ligeras. Crecen y obtienen biomasa utilizando el CO2 que exhalamos. Y si esas plantas pueden producir proteínas a pedido, sabemos que las plantas pueden producir anticuerpos antivirales y contra el cáncer a gran escala “.

La biología sintética es un proceso establecido en la Tierra, pero traducirlo al espacio es una bestia completamente diferente. Hammond y su equipo enfrentaron limitaciones problemáticas mientras luchaban con la necesidad de almacenar las plantas en los pequeños recintos en forma de cubo sin que el personal espacial de la estación cuidara de ellas.

Un desafío importante para los científicos fue la capacidad de determinar si el experimento fue realmente un éxito. Los científicos ni siquiera sabían si recuperarían las plantas al final, y mucho menos si tendrían la capacidad de tomar muestras y analizar las plantas para ver si estaban produciendo las proteínas deseadas como lo harían en la Tierra.

¿La solución? Modificar las plantas para cambiar de color a medida que producen las proteínas deseadas mientras se monitorea el proceso con cámaras. Esta solución se ha utilizado anteriormente, pero nunca se ha modificado para su uso en el espacio.

Unidades de almacenamiento de semillas en el Cubo de Plantas. Imagen: Universidad de Utah

“Tuvimos que tomar algo que funcionaba a la perfección en las condiciones más cuidadosamente controladas y de crianza”, dijo Hammond a UNews, “y hacerlo funcionar en condiciones muy rigurosas, duras y desafiantes sin intervención humana en el cubo de la planta”.

De acuerdo con la International Space University, las semillas se mantendrán hidratadas utilizando un suministro de agua incorporado y expuestas a la luz a través de LED. Se planificó que el experimento tome un total de 10 días y comenzaría el pasado 18 de diciembre. Los cubos regresarán a la Tierra a principios de enero, y los científicos comenzarán a analizar los datos en la Universidad de Estrasburgo. El ADN y las moléculas de las plantas se secuenciarán y examinarán para comprender mejor el metabolismo de las plantas.

“En la ciencia espacial, esta misión ayudó a desarrollar la tecnología del cubo vegetal, que fue diseñado con la visión de estudiar el crecimiento de la planta en la luna”, dijo Hammond a KSL.com. “El cubo para plantas está destinado a ser una plataforma abierta, por lo que compartiremos nuestra experiencia obtenida de este experimento para ayudar a otras personas a planificar sus propios experimentos con cubos para plantas”.

Otros colaboradores en Hydra-1 abarcaban dos continentes, incluido el Centro de Investigación Ames de la NASA, la Universidad de Estrasburgo y la Universidad Espacial Internacional.

Hammond ha estado monitoreando los datos del experimento mientras realizaba simultáneamente una prueba de control en su laboratorio que involucraba a las mismas plantas que producen las mismas proteínas, pero un día detrás del experimento espacial para imitar las condiciones de temperatura.

Las plantas se lanzaron el 5 de diciembre en el Centro Espacial Kennedy de la NASA, anidadas de forma segura dentro de un cohete SpaceX Falcon 9 enviado para una misión de reabastecimiento a la Estación Espacial Internacional.

Hammond dijo a KSL.com que las plantas brotaron según lo previsto después de cuatro días.

“Curiosamente, se ven diferentes al control terrestre que estamos ejecutando en el laboratorio en la Universidad de Utah”, explicó. “Lo que muestra la importancia del experimento en tierra. El experimento continuará hasta el año nuevo y se necesitarán más análisis antes de que podamos finalizar los resultados”.

Los científicos se encontraron con un breve problema en los primeros días en el espacio con las plantas, en el que tuvieron que descubrir cómo regarlas sin rociar el agua. Las gotitas se mantenían flotando y no regarían las plantas y ocultaban las cámaras para observar.

Hammond dijo que ella y Rebekah (Kitto), una estudiante graduada del proyecto, se habían levantado hasta altas horas de la madrugada en una consulta con ingenieros que estaban “enviando instrucciones y descargando videos del cubo de la planta”.

“Juntos tenemos las cosas para trabajar”, agregó Hammond.

El profesor Chris Welch, coordinador de Hydra-1, dijo a ISU News: “Todo el equipo del proyecto está muy contento de lanzar Hydra-1 a la ISS con ICE-Cubes y espera con ansias la ciencia de alta calidad que su diseño innovador y las operaciones pueden proporcionar. Hydra-1 se ha diseñado no solo para esta misión, sino también para tener elementos aplicables a las operaciones de la superficie lunar. Esperamos que este no sea su único viaje al espacio “.

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