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Estudio de Plantas Espaciales

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Un Grupo para Estudio de Plantas Espaciales

Esta semana estudiantes, científicos y astronautas unirán sus esfuerzos para estudiar cómo crecen las plantas en el espacio.

NASA
Marshall Space Flight Center

ver leyendaMayo 10, 2001 -- "¿Cuando vamos a poder usar esta información?"

Los maestros muchas veces tienen dificultad para dar una respuesta adecuada cuando los estudiantes hacen esta vieja pregunta. Pero gracias a un proyecto de cooperación con NASA, la respuesta para 600 maestros de ciencias en los Estados Unidos será: "¡Ahora mismo!"

Esta semana, los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI) activarán la cámara de crecimiento de plantas Astro cultura Avanzada, (Advanced AstrocultureTM en inglés) - que fuera llevada a la EEI en abril por el trasbordador espacial Endeavour. Una solución de nutrientes inundará un lecho de "tierra" inorgánica, haciendo germinar las semillas que se encuentran enterradas allí.

Entretanto, en la Tierra, miles de estudiantes empezarán a cultivar sus propios lotes de la planta , Arabidopsis thaliana, una yerba que florece, más conocida como berro de tales. Una comparación de las plantas que empiezan a nacer en la Tierra con las que se encuentran en órbita, ayudará a los científicos y estudiantes a entender cómo la ausencia de la gravedad afecta el ciclo de vida de las plantas.

Arriba: Estudiantes de la Escuela Superior del Area de Bangor (Bangor, Pennsylvania) mezclan soluciones de nutrientes que serán utilizados para alimentar a las plantas. La información sobre el crecimiento de sus plantas será comparada con las observaciones tomadas en la Estación Espacial Internacional. Imagen cortesía de Space Explorers, Inc.

"La posibilidad de comparar sus experimentos con uno que se está llevando a cabo en el espacio -- esto es algo que (mis estudiantes) piensan que es interesante y divertido," dice Terri Cole, un maestro de Ciencias de octavo grado que participa en el proyecto en la Escuela Media Echols en Northport, Alabama. Esto despierta el interés de los estudiantes de una manera que los textos no pueden lograr.

ver leyendaIzquierda: El Trasbordador Espacial Endeavour despegó el 19 de abril, llevando el experimento de crecimiento de plantas a la EEI. La cámara de cultivo, montada en un estante, será activada después de su instalación en la EEI, lo cual se esperaba llevar a cabo el Viernes pasado. Varios sensores supervisarán docenas de variables sobre crecimiento de plantas, y la información será transmitida a los estudiantes y científicos en la Tierra.

Esta clase de investigación es importante para el futuro de la exploración espacial, porque las plantas seguramente proveerán alimento y hasta reaprovisionarán el aire y el agua necesarios para futuros viajeros espaciales. Las estadías de larga duración en el espacio requerirán que varias generaciones de plantas crezcan de manera confiable, por esto, los científicos deben entender el comportamiento desde semilla hasta semilla de las plantas que se cultivan en el espacio.

"Usted puede leer sobre el ciclo de vida de una planta en un texto escolar, y los estudiantes no van a creer que es algo especial," dice Eric Brunsell, uno de los investigadores principales del proyecto y director de programas educativos de Space Explorers, Inc. (SEI), la compañía comercial con sede en Green Bay, Wisconsin, que está desarrollando el programa de estudios para las escuelas.

"Pero cuando usted puede observar el crecimiento de la planta a través de varios ciclos de vida y sabe que un experimento similar se está llevando a cabo en la Estación Espacial Internacional, esto le agrega una nueva dimensión de entusiasmo," dice Brunsell.

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Las plantas de los estudiantes servirán como "grupo de control" para el experimento -- un punto de referencia de crecimiento "normal" y reproducción el cual se puede comparar con las plantas en la EEI. Durante el progreso del experimento, los estudiantes podrán ver las diferencias entre sus plantas y las plantas en el espacio a través de actualizaciones de información e imagines disponibles diariamente en la Red de Internet.

Zachary Upton, un estudiante de 14 años de la clase de ciencias del profesor Cole, tiene una teoría sobre cómo las plantas en la EEI pueden diferir de sus semejantes en la Tierra.

"Seguramente las plantas en la Estación Espacial no se caerán al suelo", especula Upton. "Algunas de nuestras flores, los tallos y demás caen al suelo por la fuerza de la gravedad. En el espacio seguramente que no lo harán."

Hasta la fecha, solo dos experimentos realizados en el espacio han podido completar un ciclo de vida completo, hace notar Weijia Zhou, investigador principal para el proyecto y director del Centro de Wisconsin para Automatización Espacial y Robótica ( Wisconsin Center for Space Automation and Robotics, WCSAR). Un experimento con trigo completó un ciclo de vida en la Estación Mir, pero solo produjo semillas vacías (debido a una alta concentración ambiental de etileno.) El segundo experimento satisfactoriamente produjo semillas en múltiples generaciones en Mir, pero el experimento utilizó una especie resistente que no es representativa de la mayoría de las cosechas de alimentos.

La duración de ocho semanas del experimento que se está llevando a cabo a bordo de la EEI permitirá tiempo suficiente para una generación completa, terminando con la producción de nuevas semillas. Durante su crecimiento, muchas observaciones se harán sobre las plantas, desde la altura del tallo y número de semillas hasta la temperatura y niveles de CO2. Esta amplia gama de información debería proporcionar una clara imagen de como Arabidopsis responde a las condiciones de órbita terrestre.

ver leyendaIzquierda:Cámaras de crecimiento cerradas y con un ambiente controlado, como se muestra en esta fotografía, fueron utilizadas por los investigadores principales para llevar a cabo experimentos en tierra semejantes a los que están en desarrollo a bordo de la EEI. Imagen cortesía de WCSAR.

Para comprender el papel tanto de la genética como de las condiciones ambientales en los resultados del experimento, WCSAR llevará a cabo análisis de DNA y RNA cuando las plantas regresen a la Tierra. Las plantas cultivadas en la EEI serán comparadas genéticamente con las cultivadas en la tierra utilizando un aparato semejante al que se usa en la Estación Espacial. La cámara de cultivo de la EEI es un "invernadero" automatizado, completamente cerrado desarrollado por WCSAR y co-financiado por el Programa de Desarrollo de Productos Del Centro Marshall de Vuelo Espacial en Huntsville, Alabama.

Diferencias marcadas en "expresión" de genes (es decir, activación of genes durante las funciones normales de la planta) en las plantas de la EEI significarían que los científicos tendrían que observar con más cuidado para determinar si el cultivo de plantas alimenticias en el espacio, a través de generaciones múltiples, sería viable.

La Arabidopsis thaliana es una pequeña planta de flores muy utilizada por los investigadores como un "organismo modelo" para el estudio de la biología de las plantas. Es un miembro de la familia Brassica que incluye especies tales como el repollo, coliflor, brócoli y rábano. Para estudio, es un excelente modelo por su corto ciclo de vida (aproximadamente 6 semanas de semilla a semilla), fácil de cultivar en áreas pequeñas, alta producción de semillas, y con una secuencia completa de su genoma (un mapa de todos sus genes).

ver leyendaAunque la genética molecular está más allá de las posibilidades de una clase típica de ciencia, el uso de la tecnología DNA en el proyecto proveerá un medio para la enseñanza de genética básica.

"Una de las secciones de la biología que enseñamos trata de la genética, de tal manera que esto complementaría lo que ya tenemos," dice Cole.

Derecha: ¿Puede usted distinguir el "invernadero" en esta fotografía? La cámara automatizada de cultivo, desarrollada por WCSAR, ocupa la parte izquierda superior de este estante. Esta fotografía da una idea de como aparece el experimento de cultivo de plantas en la EEI, cuando se encuentre instalada en el estante EXPRESS del Módulo de Laboratorio de EE UU. Una vez instalada, esta unidad solo requiere un mínimo cuidado de parte de la tripulación de la EEI. Imagen cortesía de WCSAR.

Los datos y video del experimento continuarán siendo usados en un currículum de Ciencia disponible comercialmente aún después de que el experimento en la EEI regrese a la Tierra. Space Explorers, Inc. reunirá la información para presentarla en un currículum sobre la Red de Internet llamado Laboratorio en Orbita, y el cual tendrá versiones diseñadas para cada grado desde kinder hasta Secundaria

La información recolectada por los estudiantes, que será entregada por ellos a bases de datos en la Red, contribuirá también al resultado científico del experimento, agregándole credibilidad a las estadísticas de los resultados.

"Es emocionante pensar que de verdad estamos ayudando," dice Kaitlyn Killion, una estudiante de 14 años de la clase de Cole

Enlaces a la Red

Exploración y Desarrollo Humanos del Espacio -- El objetivo de la Empresa para Exploración y Desarrollo Humanos del Espacio (HEDS) de NASA es abrir la frontera del espacio a través de la exploración, la utilización y el acceso al espacio.

Spaceflight.NASA.gov -- La Página de Internet de la Agencia Espacial para viajes espaciales humanos.

Centro de Wisconsin para Automatización Espacial y Robótica

Astro cultura Avanzada(TM) -- aprenda más sobre la cámara de cultivo de plantas del Centro de Wisconsin para Automatización Espacial y Robótica.

Space Explorers, Inc. -- una compañía comercial con base en Green Bay, Wisconsin, que desarrolla programas de estudios sobre astro cultura para escuelas.

Agricultura Espacial -- un módulo de aprendizaje a distancia del Centro Espacial Johnson

Astronautas de Color Verde -- Artículo de Ciencia@NASA: Los científicos de NASA están aprendiendo a cultivar plantas en el espacio. Estos remotos cultivos eventualmente tomarán su lugar junto a personas, microbios y máquinas en hábitats autónomos para astronautas.

Definiciones sobre Sistemas Avanzados de Soporte de Vida -- explica porque los sistemas futuros de soporte de vida para exploración del espacio - ¡y posiblemente colonización! -- utilizarán plantas para alimento, generación de oxígeno y posiblemente purificación de agua. Del Centro de Vuelo Espacial Kennedy de NASA.

Investigaciones sobre fisiología de plantas por NASA -- información sobre esfuerzos para aprender la manera de cultivar plantas alimenticias en el espacio.

El papel de Arabidopsis en investigaciones sobre la Ciencia de las plantas -- información sobre Arabidopsis y porque ha llegado a ser el "organismo modelo" para investigaciones sobre la Ciencia de las plantas.

Recursos informáticos sobre Arabidopsis -- acceso a una amplia gama de información sobre Arabidopsis, incluyendo datos genómicos


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