L'ultima missione di rifornimento alla Stazione Spaziale Internazionale ha consegnato centinaia di semi al laboratorio di ricerca spaziale domenica, 17 dicembre per testare come crescono le piante in un ambiente stressante a gravità zero.

Questo è il quarto esperimento di piante nello spazio per il professore di botanica dell'Università del Wisconsin-Madison Simon Gilroy. Il suo laboratorio farà crescere piantine identiche sulla Terra durante l'esperimento di un mese per confrontare la loro crescita con e senza gravità. I ricercatori stanno studiando come le piante rispondono agli ambienti a basso contenuto di ossigeno creati dai cambiamenti nel comportamento dell'acqua e dell'aria in assenza di gravità.

Nuove attrezzature permetteranno a Gilroy di far crescere per la prima volta le sue piante sotto le luci della stazione spaziale, fornendo condizioni più realistiche rispetto ai precedenti esperimenti al buio. In un altro primato per la squadra di Gilroy, gli astronauti scatteranno immagini di piante viventi mentre crescono usando microscopi sulla stazione spaziale.

I semi sono stati consegnati alla stazione spaziale da una capsula SpaceX Dragon lanciata da un razzo Falcon riutilizzato. Al termine dell'esperimento finanziato dalla NASA, gli astronauti applicheranno una miscela fissante per fermare la crescita prima di congelare le piante per il trasferimento sulla Terra.

Gilroy dice che la perdita di gravità ha effetti sorprendenti su cose normalmente banali, come il modo in cui l'acqua scorre o non scorre.

"L'acqua diventa molto appiccicosa sulla stazione spaziale. Quindi, se sei andato a nuotare, si attaccherebbe solo alla superficie di te, si attaccherebbe alla tua bocca e annegheresti, " dice Gilroy. "E se innaffi le tue piante, l'acqua vuole aderire alla superficie delle piante e alle radici, creando un ambiente a basso contenuto di ossigeno."

Il team di Gilroy si rivolge all'Arabidopsis, una piccola pianta di senape comune nella ricerca sulle piante, per rispondere alle loro domande sulla crescita delle piante a gravità zero. Nel loro attuale esperimento, i ricercatori stanno coltivando Arabidopsis mutante che risponde fortemente allo stress a basso contenuto di ossigeno, almeno sulla Terra. Stanno anche coltivando piante di Arabidopsis che hanno progettato per produrre proteine ​​fluorescenti in risposta alla privazione di ossigeno. Le piante fluorescenti saranno riprese in orbita dagli astronauti nel bel mezzo dell'esperimento.

"Questo ci darà una mappa di dove all'interno della pianta c'è stress locale a basso contenuto di ossigeno, "dice Gilroy.

A differenza degli esperimenti precedenti, le piantine di Arabidopsis saranno coltivate alla luce. L'aggiornamento arriva quando la squadra di Gilroy ottiene l'accesso al sistema "veggie", che è stato utilizzato nel 2015 per coltivare lattuga per gli astronauti da mangiare. Veggie è stato sviluppato da ORBITEC con sede a Madison.

Una volta che i campioni sono tornati sani e salvi sulla Terra, Il laboratorio di Gilroy confronterà il modello di espressione genica delle piante cresciute nello spazio con le loro controparti cresciute sulla Terra. Faranno anche la propria immagine di un altro marcatore fluorescente per lo stress. In tutto, i dati consentiranno ai ricercatori di chiedere se le piante stanno vivendo qualcosa di simile alla privazione di ossigeno terrestre, o sollecitazioni peculiari della crescita nello spazio.

L'esperimento e i rifornimenti dell'equipaggio sono stati avviati il ​​15 dicembre dopo diversi ritardi, con una finestra di lancio di un solo secondo. Per prepararsi al lancio, Gilroy e il suo team si sono recati al Kennedy Space Center in Florida per eseguire diverse prove a secco, installando i semi in camere speciali. Quindi, diversi giorni prima della data di lancio prevista, i ricercatori sono volati giù con abbastanza semi per gestire sei lanci ritardati. Ogni ritardo che dura più di due giorni richiede il ripristino completo dell'esperimento, altrimenti i semi possono germogliare prima di arrivare nello spazio, rovinare l'esperimento.

Mentre gli esperimenti spaziali sulla crescita delle piante come quello di Gilroy continuano ad accumularsi, cosa hanno imparato i biologi?

"Penso che la cosa più grande che abbiamo è che le piante crescono bene nello spazio, "dice Gilroy, osservando che all'inizio dell'era spaziale, anche questo non era garantito. UW-Madison ha una lunga storia di tali esperimenti, risalente al 1967. "Le piante crescono abbastanza bene da, ad esempio, percorrere un intero ciclo di vita. Il problema è quanto bene crescono le piante. Siamo ancora al livello di capire se i problemi nello spazio sono intrinseci alla biologia, o se non siamo ancora dei veri giardinieri spaziali".

"L'agricoltura umana va avanti da decine di migliaia di anni sulla terra, "dice Gilroy. "E siamo proprio agli albori dell'agricoltura spaziale. Non abbiamo fatto abbastanza per sapere quali sono i modi corretti per fare le cose".