Un artículo de la NASA explica que el experimento consiste en cultivar dos genotipos de la planta Arabidopsis thalianaa bordo de la estación espacial, debido a las diferencias en la manera en que se forman sus vacuolas. Arabidopsis, una planta con flores, es un sistema modelo para el estudio de los procesos de crecimiento y desarrollo de las plantas. Después de que estas plantas germinan, el experimento aplica a las plantas un inhibidor químico, llamado wortmanina, para inducir la fusión de vacuolas en microgravedad. Esto demostrará si las vacuolas pueden fusionarse en microgravedad, si ese proceso de fusión se acelera o retrasa, y cómo las vacuolas de cada tipo de planta se forman en el espacio.
Las vacuolas, la estructura interna más grande de las células vegetales, son esenciales para el crecimiento de las plantas. Actúan como un área de almacenamiento, descomponen las proteínas y ayudan a mantener la integridad estructural de la planta. BRIC-24 estudiará si la microgravedad afecta la capacidad de una planta para producir y fusionar vacuolas y ayudará a la NASA a comprender mejor por qué las plantas crecen de manera diferente en el espacio que en la Tierra. El experimento se lanzará a la Estación Espacial Internacional a bordo de la 22.ª misión de servicios de reabastecimiento comercial de SpaceX.
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Arriba se muestra una pequeña región de las raíces de una planta Arabidopsis thaliana. Esta ayudará a los científicos a estudiar las vacuolas, una estructura interna de la planta, en el experimento de investigación biológica en contendores-24, o BRIC-24 por sus siglas en inglés.
«Este experimento en particular está integrado en un proyecto más amplio que tenemos en el laboratorio aquí en la Tierra, donde estamos tratando de comprender cómo responden las plantas a la gravedad», dijo Rojas-Pierce, investigadora principal de BRIC-24. “Sabemos que la vacuola es importante para esa respuesta. Estamos tratando de entender por qué».
Danielle Sempsrott, del centro espacial Kennedy de la NASA, explica que cada tipo de planta también lleva marcadores fluorescentes, una de las herramientas que Rojas-Pierce y su equipo desarrollaron en el laboratorio. Estos marcadores etiquetan a proteínas en la vacuola y el retículo endoplásmico de la planta -otro orgánulo que Rojas-Pierce está estudiando-, lo que permite al equipo visualizar esos orgánulos en cada planta y comprender mejor cómo interactúan entre sí.
“Sabemos tan poco sobre los compartimentos celulares y cómo responden las células en microgravedad; esta simplemente parecía una muy buena oportunidad”, dijo Rojas-Pierce. «Es un experimento muy simple y muy visual que creo que nos enseñará mucho sobre si hay algún cambio en la velocidad a la que ocurren las reacciones celulares básicas en microgravedad«.
Sin embargo, lo que Rojas-Pierce cree que será el mayor desafío es lo que sucede a continuación. Los equipos intentarán inducir un tratamiento químico en las plantas en tiempo real a bordo de la estación espacial, preservar ese tratamiento y enviarlo de regreso a la Tierra en un estado preservado para su análisis. Un par de horas después de aplicar la wortmanina a cada tipo de planta, los astronautas a bordo del laboratorio orbital tratarán las plantas con un fijador – una solución de paraformaldehído- para preservar la estructura de todos los orgánulos de la célula. Esencialmente, congelarán esas plantas a tiempo. Luego se almacenan a 4 grados Celsius hasta que se puedan devolver a Rojas-Pierce y su equipo para su análisis posterior al vuelo.
BRIC-24 hardware
«Este es nuestro primer experimento de vuelo, así que estoy aterrorizada, pero al mismo tiempo, estoy emocionada», dijo. «Estoy deseando tener la experiencia de hacer este desafiante experimento, obtener buenos datos y aprender algo sobre las plantas, [algo] que no podría hacerse de otra manera».
La científica de proyecto de la NASA, Ye Zhang, ha estado trabajando con Rojas-Pierce desde el principio, principalmente brindando apoyo de la agencia. Si bien Zhang está de acuerdo en que el experimento será desafiante, cree que el equipo de investigación está listo.
En la imagen de arriba se muestra el hardware de BRIC que se utilizó en 2017 como parte de un experimento anterior, BRIC-22, en la Estación Espacial Internacional. Se utilizará hardware similar para el experimento BRIC-24, programado para llegar al laboratorio en órbita en la 22.ª misión de reabastecimiento de carga de SpaceX. Créditos: NASA / Peggy Whitson
«La NASA tiene procedimientos estandarizados para llevar experimentos como este al espacio, y el hardware BRIC-Petri Dish Fixation Unit (o BRIC- Unidad de fijación de placa de Petri) que utilizará BRIC-24 -hardware desarrollado por la agencia- ya ha volado varias veces», dijo Zhang. “Debido a esto, hemos podido brindar al equipo de investigación una enorme cantidad de apoyo técnico y logístico. Realmente nos ha permitido asegurarnos de que este experimento se pueda probar e implementar con éxito este año«.
Comprender cómo crecen las plantas en el espacio permitirá a los astronautas utilizar cultivos recién plantados para respaldar misiones de larga duración a la Luna y Marte. La nave espacial Dragon que entregará a BRIC-24, junto con muchas otras investigaciones científicas que beneficiarán la exploración más allá de la órbita terrestre baja, está programada para despegar del Complejo de Lanzamiento 39A del Centro Espacial Kennedy el 3 de junio de 2021. Aproximadamente un mes después, Dragon regresará a la Tierra, trayendo consigo las plantas BRIC-24 preservadas para su análisis junto con la carga de retorno adicional.
La investigación de la Dra. Marcela Rojas-Pierce cuenta con el apoyo de la División de Ciencias Biológicas y Físicas de la NASA.