¿ Cómo cultivar plantas si vamos a Marte ?

Los preparativos ya están en marcha para misiones que aterrizarán humanos en Marte en una década más o menos. Pero, ¿qué comería la gente si estas misiones eventualmente llevan a la colonización permanente del planeta rojo?. Una vez que los humanos lleguen a Marte, un desafío importante para cualquier colonia será generar un suministro estable de alimentos. Los enormes costos de lanzar y reabastecer recursos de la Tierra lo harán poco práctico.

Los seres humanos en Marte deberán alejarse de la dependencia total de la carga enviada y lograr un alto nivel de agricultura autosuficiente y sostenible. El reciente descubrimiento de agua líquida en Marte, que agrega nueva información a la pregunta de si encontraremos vida en el planeta, plantea la posibilidad de utilizar dichos suministros para ayudar a cultivar alimentos. Pero el agua es solo una de las muchas cosas que necesitaremos si queremos cultivar suficiente comida en Marte.

¿Qué tipo de comida?

El trabajo previo ha sugerido el uso de microbios como fuente de alimento en Marte. El uso de invernaderos hidropónicos y sistemas ambientales controlados, similar al que se está probando a bordo de la Estación Espacial Internacional para cultivar cultivos, es otra opción.

Este mes, en la revista Genes, proporcionamos una nueva perspectiva basada en el uso de la biología sintética avanzada para mejorar el rendimiento potencial de la vida vegetal en Marte. La biología sintética es un campo de rápido crecimiento. Combina principios de la ingeniería, la ciencia del ADN y la informática (entre muchas otras disciplinas) para impartir funciones nuevas y mejoradas a los organismos vivos.

No solo podemos leer ADN, sino que también podemos diseñar sistemas biológicos, probarlos e incluso diseñar organismos completos. La levadura es solo un ejemplo de un microbio de caballo de batalla industrial cuyo genoma completo está siendo rediseñado por un consorcio internacional. La tecnología ha avanzado tanto que la ingeniería genética y la automatización de precisión ahora pueden fusionarse en instalaciones robóticas automatizadas, conocidas como biofoundries. Estas biofoundries pueden probar millones de diseños de ADN en paralelo para encontrar los organismos con las cualidades que estamos buscando.

Marte: parecido a la Tierra pero no es la Tierra

Aunque Marte es el planeta más parecido a la Tierra de nuestros planetas vecinos, Marte y la Tierra difieren en muchos aspectos. La gravedad en Marte es alrededor de un tercio de la de la Tierra. Marte recibe aproximadamente la mitad de la luz solar que obtenemos en la Tierra, pero niveles mucho más altos de rayos cosmicos ultravioleta (UV) dañinos. La temperatura de la superficie de Marte es de alrededor de -60 ℃ y tiene una atmósfera fina principalmente hecha de dióxido de carbono.

A diferencia del suelo de la Tierra, que es húmedo y rico en nutrientes y microorganismos que favorecen el crecimiento de las plantas, Marte está cubierto de regolito. Este es un material árido que contiene sustancias químicas de perclorato que son tóxicas para los humanos. Además, a pesar del último hallazgo submarino del lago, el agua en Marte existe principalmente en forma de hielo, y la baja presión atmosférica del planeta hace que el agua líquida hierva a alrededor de 5 ℃.

Las plantas en la Tierra han evolucionado durante cientos de millones de años y están adaptadas a las condiciones terrestres, pero no crecerán bien en Marte. Esto significa que se necesitarían recursos sustanciales que serían escasos e invaluables para los humanos en Marte, como agua líquida y energía, para lograr una agricultura eficiente mediante la creación artificial de condiciones óptimas de crecimiento de las plantas.

Adaptando plantas a Marte

Una alternativa más racional es usar la biología sintética para desarrollar cultivos específicamente para Marte. Este formidable desafío puede abordarse y acelerarse mediante la construcción de una biocombustión de Marte enfocada en las plantas. Tal instalación automatizada sería capaz de agilizar la ingeniería de diseños biológicos y probar su desempeño en condiciones marcianas simuladas.

Con una financiación adecuada y una colaboración internacional activa, una instalación tan avanzada podría mejorar muchos de los rasgos necesarios para que los cultivos prosperen en Marte en una década. Esto incluye la mejora de la fotosíntesis y la fotoprotección (para ayudar a proteger las plantas de la luz solar y los rayos UV), así como la tolerancia a la sequía y al frío en las plantas, y la ingeniería de cultivos funcionales de alto rendimiento. También necesitamos modificar los microbios para desintoxicar y mejorar la calidad del suelo marciano. Todos estos desafíos están dentro de la capacidad de la biología sintética moderna.

Beneficios para la Tierra

Desarrollar la próxima generación de cultivos necesarios para mantener humanos en Marte también tendría grandes beneficios para las personas en la Tierra. La creciente población mundial está aumentando la demanda de alimentos. Para satisfacer esta demanda, debemos aumentar la productividad agrícola, pero tenemos que hacerlo sin afectar negativamente a nuestro medio ambiente.

La mejor manera de lograr estos objetivos sería mejorar los cultivos que ya se utilizan ampliamente. El establecimiento de instalaciones como la Mars Biofoundry aportaría un inmenso beneficio al tiempo de respuesta de la investigación de plantas con implicaciones para la seguridad alimentaria y la protección ambiental.

Así que, en última instancia, el principal beneficiario de los esfuerzos para desarrollar cultivos para Marte sería la Tierra.

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