Ya están en marcha los preparativos para las misiones que llevarán a los humanos a Marte dentro de una década aproximadamente. Pero, ¿qué comería la gente si estas misiones acabasen conduciendo a la colonización permanente del planeta rojo?
Una vez que los seres humanos lleguen a Marte (si es que lo hacen), un reto importante para cualquier colonia será generar un suministro estable de alimentos. Los enormes costes de lanzamiento y reabastecimiento de recursos desde la Tierra lo harán inviable.
Los humanos en Marte tendrán que dejar de depender completamente de la carga enviada, y lograr un alto nivel de agricultura autosuficiente y sostenible.
El reciente descubrimiento de agua líquida en Marte -que añade nueva información a la cuestión de si encontraremos vida en el planeta- plantea la posibilidad de utilizar dichos suministros para ayudar a cultivar alimentos.
Pero el agua es sólo una de las muchas cosas que necesitaremos si queremos cultivar suficientes alimentos en Marte.
¿Qué tipo de alimentos?
Trabajos anteriores han sugerido el uso de microbios como fuente de alimentos en Marte. El uso de invernaderos hidropónicos y sistemas ambientales controlados, similares a uno que se está probando a bordo de la Estación Espacial Internacional para cultivar, es otra opción.
Este mes, en la revista Genes, ofrecemos 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 otras muchas disciplinas) para impartir funciones nuevas y mejoradas a los organismos vivos.
No sólo podemos leer el ADN, sino que también podemos diseñar sistemas biológicos, probarlos e incluso diseñar organismos enteros. La levadura es sólo un ejemplo de un microbio industrial cuyo genoma completo está siendo rediseñado por un consorcio internacional.
La tecnología ha progresado tanto que la ingeniería genética de precisión y la automatización pueden fusionarse ahora en instalaciones robóticas automatizadas, conocidas como biofundiciones.
Estas biofundiciones pueden probar millones de diseños de ADN en paralelo para encontrar los organismos con las cualidades que buscamos.
Marte: Parecido a la Tierra pero no la Tierra
Aunque Marte es el más parecido a la Tierra de nuestros planetas vecinos, Marte y la Tierra difieren en muchos aspectos.
La gravedad en Marte es aproximadamente un tercio de la de la Tierra. Marte recibe aproximadamente la mitad de la luz solar que recibimos en la Tierra, pero niveles mucho más altos de rayos ultravioleta (UV) y cósmicos dañinos. La temperatura de la superficie de Marte es de unos -60℃ y tiene una fina atmósfera formada principalmente por 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. Se trata de un material árido que contiene sustancias químicas de perclorato que son tóxicas para los seres humanos.
Además -a pesar del último hallazgo de un lago subterráneo- el agua en Marte existe principalmente en forma de hielo, y la baja presión atmosférica del planeta hace que el agua líquida hierva a unos 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 habría que asignar recursos sustanciales que serían escasos e inapreciables para los humanos en Marte, como el agua líquida y la energía, para lograr una agricultura eficiente creando artificialmente las condiciones óptimas de crecimiento de las plantas.
Adaptación de las plantas a Marte
Una alternativa más racional es utilizar la biología sintética para desarrollar cultivos específicamente para Marte. Este formidable reto puede abordarse y acelerarse mediante la construcción de una biofundición de Marte centrada en las plantas.
Una instalación automatizada de este tipo sería capaz de acelerar la ingeniería de los diseños biológicos y las pruebas de su rendimiento 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 son retos que están dentro de la capacidad de la biología sintética moderna.
Beneficios para la Tierra
Desarrollar la próxima generación de cultivos necesarios para mantener a los seres humanos en Marte también tendría grandes beneficios para los habitantes de 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 impactar negativamente en nuestro medio ambiente.
La mejor manera de lograr estos objetivos sería mejorar los cultivos que ya se utilizan ampliamente. La creación de instalaciones como la Biofundición de Marte propuesta supondría un inmenso beneficio para el tiempo de respuesta de la investigación vegetal, con implicaciones para la seguridad alimentaria y la protección del medio ambiente.
Así que, en última instancia, el principal beneficiario de los esfuerzos para desarrollar cultivos para Marte sería la Tierra.