Una colaboración entre el Centro de Estudios Avanzados en Fruticultura (CEAF) y la Universidad de Melbourne, en Australia, está adaptando plantas para que sobrevivan en el espacio, pero ¿qué tiene que ver la microgravedad con la producción de fruta en Chile? Pues bastante. Se trata de la investigación “Plants for Space”, con la que ambas instituciones trabajan en el desarrollo de cultivos en el entorno espacial, con experimentos que podrían acelerar soluciones frente a las sequías y olas de calor que afectan a la agricultura de nuestro país.
La parte chilena de este proyecto la conforman el Dr. Guillermo Toro, investigador principal del EAF, y el Dr. Sigfredo Fuentes, académico de la Universidad de Melbourne, quienes transforman ese aprendizaje en herramientas concretas que, eventualmente, harán a la Tierra más resiliente. Ayudando a Chile (y el mundo) Las misiones espaciales de larga duración, como el programa Artemis, de la NASA, por ejemplo, que eventualmente enviarán humanos por largos periodos al espacio, necesitan Sistemas de Soporte Vital Bioregenerativo (BLSS), donde las plantas son protagonistas.
Resulta que producen alimento fresco y oxígeno, contribuyendo al reciclaje de agua y nutrientes, pero hay un problema: el entorno extremo del espacio. Y es que en ambientes cerrados y con recursos limitados, cualquier falla (estrés hídrico, enfermedad, problemas de ventilación) puede comprometer todo el sistema vital. Pero estos problemas también son propios de la agricultura chilena. La megasequía, el aumento de las temperaturas y los eventos climáticos extremos que ocurren en el país obligan a anticipar el estrés en los cultivos antes de que sea visible.
En este contexto es que “Plants for Space” actúa como un laboratorio de innovación acelerada. El Dr. Toro explica que “si logramos monitorear y corregir el estado de una planta en condiciones tan estrictas como en un sistema cerrado, podemos hacerlo aún mejor en un huerto o un viñedo”. Por esta razón, los científicos están llevando a cabo mejoras genéticas en las plantas para ver cómo podrían resistir en estos entornos. Recientemente utilizaron rúcula y albahaca para sus experimentos.
El uso de hortalizas se debe a que en los futuros viajes prolongados al espacio, los desechos deben ser mínimos; por ende, todo lo que se cultive allí debe poder ser comestible. Dr. Guillermo Toro – CEAF Entendiendo a las plantas en el espacio Uno de los experimentos más importantes que han desarrollado hasta ahora es en microgravedad simulada, donde los investigadores buscan entender las respuestas de estos vegetales en condiciones extremas. Para ello, usaron un sistema Clinostato de 2D (mini-parcela rotatoria), que simula la microgravedad mediante rotación continua.
“Esta aproximación permite estudiar cómo cambian la arquitectura, el crecimiento y la fisiología vegetales al alterar la referencia gravitacional, un componente fundamental en la exploración espacial”, señala Toro. El experto aclara que estos ensayos “ayudan a comprender los mecanismos básicos de adaptación de las plantas a condiciones físicas estresantes y a diseñar protocolos experimentales comparables entre laboratorios”.
Fuentes, por su parte, dice que “el solo hecho de pensar en agricultura en el espacio, o en crecer cultivos en microgravedad (otra menor que en la Tierra) pensar fuera de la caja; es pensar fuera del planeta. Los problemas que presenta el cambio climático fueron graduales hasta principios del siglo XXI, pero ya hemos perdido mucho tiempo reaccionando“. Dr.
Guillermo Toro – CEAF Fenotipado de precisión y modelos basados en IA También han integrado mediciones fisiológicas con tecnologías de monitoreo no invasivas y de análisis avanzado para detectar los cambios en el funcionamiento de las plantas de manera temprana. Para este enfoque combinaron tres pilares: 1) Imágenes multiespectrales para “leer” la planta sin tocarla. Las cámaras multiespectrales capturan información en bandas específicas del espectro (más allá de lo que ve el ojo humano), lo que permite estimar indicadores relacionados con el vigor, la fotosíntesis, los pigmentos y el estrés.
“En la práctica, esto ayuda a identificar variaciones sutiles en el estado de una planta antes de que aparezcan síntomas visibles, lo cual es clave para la toma de decisiones sobre riego, manejo sanitario y selección de genotipos”, explica el Dr. Toro. 2) Sensores químicos y señales tempranas de estrés. Se usaron dispositivos portátiles y de bajo costo tipo e-nose (nariz electrónica), que pueden detectar compuestos orgánicos volátiles (VOCs) emitidos por las plantas.
Cada condición fisiológica genera una firma gaseosa particular; la idea es que, mediante algoritmos de aprendizaje automático, estas huellas permitan alertar tempranamente sobre el estrés o problemas sanitarios en sistemas de cultivo controlados. De hecho, el intercambio de gases en las plantas es un campo de estudio relativamente reciente en el ámbito de la comunicación entre plantas. El Dr.
Fuentes indica que “científicos han reportado que es un sistema, incluso de comunicación, entre comunidades de plantas, como lo son también señales químicas en el suelo y en las raíces, e incluso sonidos de las raíces al crecer, que son captados por plantas adyacentes, lo que provoca un crecimiento alejado de esos sonidos para evitar la competencia por recursos”. 3) Inteligencia artificial y gemelos digitales.
Un objetivo transversal de la investigación también fue avanzar hacia modelos que integren múltiples fuentes de datos (imágenes multiespectrales, señales químicas, variables ambientales y mediciones fisiológicas) para construir “gemelos digitales” del cultivo. Estos modelos buscan predecir parámetros clave del funcionamiento vegetal y apoyar la toma de decisiones en tiempo real, reduciendo el costo y tiempo de medición y habilitando estrategias de manejo más finas.
“La implementación de la IA es mucho más cercana y accesible para la producción agrícola”, añade Sigfredo, “en mi opinión, es que estamos muy cerca de la agricultura digital, usando la IA de forma común”. Más plantas en el espacio Los científicos rescatan que esta colaboración “es mucho más que ciencia para misiones espaciales: es una forma de acelerar soluciones para la agricultura de hoy“, señala Toro. “Lo que aprendemos al cultivar en condiciones extremas vuelve a la Tierra convertido en herramientas para producir mejor, con menos recursos, y con mayor capacidad de adaptación”, puntualiza.
Por un lado, el grupo de investigación del Dr. Fuentes aporta experiencia y un ecosistema interdisciplinario que integra sensores remotos, analítica e IA, mientras que el CEAF entrega conocimiento profundo en fisiología vegetal y fruticultura bajo estrés, con un fuerte enfoque de transferencia a agricultores y al sector productivo. Algunos beneficios que este trabajo puede aportar a Chile son: (i) Plataformas de fenotipado de precisión aplicadas a frutales y hortalizas. (ii) Modelos predictivos que integren imágenes multiespectrales y datos fisiológicos para optimizar el riego y el manejo.
(iii) Programas de formación para estudiantes e investigadores, fortaleciendo capacidades locales en agricultura digital. (iv) Proyectos internacionales que conecten la resiliencia climática con la innovación tecnológica.