A busca por soluções para o fornecimento de alimentos saudáveis em missões espaciais de longa duração, como as planejadas para a Lua e Marte, tem levado a NASA a investir em pesquisas sobre o cultivo de plantas em microgravidade. A inviabilidade de transportar grandes quantidades de alimentos para viagens de meses ou anos, somada à perda de sabor e valor nutricional dos alimentos armazenados, torna o cultivo espacial uma alternativa promissora. Além do aspecto nutricional, o cultivo de plantas no espaço apresenta benefícios psicológicos para os astronautas, e as plantas podem integrar sistemas de suporte à vida, produzindo oxigênio e reduzindo o dióxido de carbono.
Atualmente, a investigação Plant Habitat-07 explora como plantas e microrganismos associados respondem a diferentes níveis de água. O estudo utiliza a alface romana vermelha 'Outredgeous', uma cultura que já se provou bem adaptada ao ambiente da Estação Espacial Internacional. Os resultados desta pesquisa poderão fornecer informações cruciais para a produção de culturas saudáveis em diversas condições hídricas, tanto no espaço quanto na Terra.
Diversos estudos na Estação Espacial testaram diferentes culturas e métodos de cultivo, com resultados positivos no crescimento de alface, repolho chinês, mostarda, couve, tomates, rabanetes e pimentas. Algumas pesquisas anteriores trouxeram resultados relevantes:
- Veg-04A e Veg-04B: Estas investigações analisaram os efeitos da qualidade da luz e do fertilizante no crescimento de plantas no espaço. Os pesquisadores constataram diferenças no rendimento e no conteúdo nutricional dependendo de como as verduras são cultivadas e colhidas, incluindo a escolha do espectro de luz (vermelho versus azul). Estes dados são importantes para o design de futuras instalações de cultivo de plantas.
- APEX-04: Este estudo investigou mudanças moleculares em mudas de arabidopsis. Foi possível identificar alterações na expressão de genes específicos nos sistemas radiculares das plantas, incluindo dois genes até então desconhecidos por influenciarem o desenvolvimento das raízes. Esta descoberta pode levar à modificação genética de plantas, tornando-as mais adaptadas a longas missões espaciais.
- Plant Signaling e Plant RNA Regulation: Estas investigações, conduzidas em colaboração com a Agência Espacial Europeia (ESA), analisaram os efeitos de diferentes níveis de gravidade no desenvolvimento de mudas. Foram utilizados centrífugas para simular a gravidade terrestre (1 g) no espaço, permitindo a avaliação dos efeitos da gravidade parcial. Os resultados indicaram aumentos na expressão de alguns genes (como os envolvidos na resposta à luz) e diminuições na expressão de outros (como os de resposta de defesa). Estes resultados auxiliam no projeto de instalações de cultivo espacial.
As auxinas, hormônios vegetais que influenciam o crescimento das raízes, também são afetadas pela gravidade. O estudo Auxin Transport, realizado pela Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA), analisou o papel das auxinas no crescimento de mudas de ervilha e milho em microgravidade. Foi constatado que a microgravidade causou diminuição de hormônios ligados ao direcionamento do crescimento em mudas de ervilha, e aumento desses mesmos hormônios em mudas de milho. O entendimento de como a microgravidade afeta as vias hormonais das plantas pode otimizar sistemas de cultivo espacial.
O desenvolvimento de plantas na Terra é fortemente influenciado pela gravidade, mas os mecanismos moleculares envolvidos ainda não são totalmente compreendidos. A investigação APEX-03-1, juntamente com estudos anteriores, comprovou que o voo espacial provoca alterações no desenvolvimento das paredes celulares nas raízes das plantas. Paredes celulares fortes são essenciais para o crescimento das raízes, e essa descoberta fornece informações valiosas para o desenvolvimento de plantas bem adaptadas às condições espaciais.
Finalmente, o estudo Resist Tubule da JAXA investigou os mecanismos de resistência à gravidade em plantas. Os resultados mostraram que plantas de arabidopsis cultivadas em microgravidade apresentavam níveis reduzidos de esteróis, substâncias envolvidas em vários processos celulares, o que pode limitar o crescimento das plantas. Estas descobertas podem direcionar a engenharia genética de plantas para melhor adaptação à microgravidade.
A pesquisa sobre jardins espaciais continua a evoluir, oferecendo soluções promissoras para o desafio de alimentar tripulações em missões espaciais de longa duração, enquanto avança o conhecimento sobre como a gravidade afeta o desenvolvimento das plantas. O desenvolvimento de sistemas de cultivo mais eficientes e robustos é essencial para futuras explorações espaciais.
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