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Biología

Publicado el 3 de Junio de 2014 | por manuandreu

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¿Cómo crecerían las plantas en el espacio?

Datos del Proyecto

Nombre del proyecto: Germinación y crecimiento de plantas en microgravedad simulada
Centro (donde se desarrolla la experiencia): IES Mª Victoria Atencia
Localidad y provincia: Campanillas (Sta. Rosalía-Maqueda) (Málaga)
Nombre del docente que coordina el proyecto: Manuel J Andreu Guerrero
Estudiantes a los que va dirigido (nivel(es)/curso(s)): Alumnos y alumnas de 3º y 4º de ESO
Número de estudiantes: 15
Página web/blog del proyecto:
Enlaces de interés vinculados con el proyecto:

Descripción de la Experiencia

Está claro que la Tierra proporciona el mejor entorno para la vida (al menos para la que conocemos), ya que, al fin y al cabo, la vida es un producto más de su evolución; pero, ¿cómo se adaptarían  las plantas a condiciones diferentes de las que se dan en nuestro planeta? Es una pregunta cuya respuesta interesa a agencias espaciales, biólogos y otros científicos. Varios de los factores clave que influyen en el desarrollo de las plantas, como la temperatura o la disponibilidad de agua, sales minerales o dióxido de carbono, son relativamente fáciles de controlar y modificar artificialmente en condiciones de laboratorio. Existe, sin embargo, un factor clave, que se resiste a ser controlado fácilmente: la gravedad.

Las plantas, como el resto de seres vivos de nuestro planeta, desarrollan todas sus actividades vitales en un campo gravitatorio. Una fuerza intensa y constante como el campo gravitatorio de la Tierra puede ser un problema para los seres vivos… pero también puede ser una fuente de información muy útil: las plantas emplean el vector gravitatorio como estímulo para orientar su crecimiento.

¿Qué les pasaría a las plantas si tuvieran que crecer en ausencia de gravedad? ¿O en una gravedad diferente a la terrestre? ¿Qué “dosis” de gravedad necesitan las plantas para orientar su crecimiento? Nuestra hipótesis de partida es que el comportamiento de las plantas debe verse alterado en condiciones especiales de gravedad modificada.

Pues bien, nos ha parecido interesante desarrollar un proyecto científico para dar respuesta a estas preguntas y aprender a utilizar las principales estrategias de la metodología científica. Es un proyecto con importantes retos técnicos y metodológicos, así que proporciona excelentes oportunidades para superar dificultades y aprender mucho.

Conociendo el proyecto

Dedicamos la primera sesión a conocer la estructura de nuestro proyecto y algunos conceptos clave sobre la gravedad, el gravitropismo y las plantas que habíamos seleccionado para nuestro estudio: soja (Glycine max) y lenteja (Lens culinaris). Empleamos estas plantas por la rapidez de su crecimiento y su interés nutritivo. Puedes ver un resumen de los contenidos en la siguiente presentación multimedia o visitando la siguiente entrada de nuestro blog, que también la contiene.

Si te interesa conocer con mayor detalle la estructura científica y didáctica del proyecto también puedes visitar la siguiente entrada de nuestro blog.

Desarrollo de metodologías

A continuación, durante las sesiones siguientes, dedicamos buena parte de las mismas a desarrollar y poner a punto una técnica especial para la siembra y germinación de las semillas, de forma que fuera posible realizar un segimiento detallado del proceso. Básicamente consistía en construir estuches de germinación y crecimiento a partir de cajas de CD modificadas, empleando agar-agar como soporte de cultivo. En la siguiente entrada de nuestro blog puedes conocer más detalles metodológicos de la técnica e incluso ver un vídeo que incluye imágenes de la misma.

Una vez puesta a punto la técnica, comezamos a realizar las primeras pruebas con semillas de soja. Transcurridas 24 horas de su siembra, las radículas comienzan a emerger por el micrópilo de la semilla y a crecer con gravitropismo positivo. Para poder medir con exactitud la velocidad y dirección del crecimiento dedicamos otra sesión a aprender a manejar un programa de análisis de imagen, ImageJ. Cada 12 o 24 horas tomábamos una foto de nuestras preparaciones y luego las analizamos con el sistema de análisis de imagen. Puedes conocer algunos detalles más y ver alguna imagen ilustrativa en esta entrada de nuestro blog.

Quisimos comprobar también, cómo las raíces de nuestras plántulas eran capaces de responder a cambios en la dirección de la gravedad. Cultivamos algunos estuches en condiciones normales y luego los giramos 180º para observar la respuesta de la raíz a esta modificación de su orientación con respecto al vector gravitatorio. Observamos que la respuesta era muy rápida, aunque la direccionalidad no era la misma en todos los casos. Realizamos un pequeño vídeo “timelapse” muy simple que puedes ver en el siguiente enlace.

Diseño y construcción de dispositivos

Teníamos ya todo lo necesario para estudiar la germinación y crecimiento de plantas en condiciones de gravedad normales, pero nos hacía falta un dispositivo que nos permitiera alterar las condiciones gravitatorias que afectaban a las semillas. De todas las opciones existentes (que puedes conocer en este artículo) decidimos construir un clinostato.

Los clinostatos son dispositivos que modifican las condiciones en las que la gravedad actúa sobre una muestra, mediante rotación de las mismas en uno, dos o tres ejes. Teniendo en cuenta las características de nuestras preparaciones y la complejidad técnica, comenzamos por construir un clinostato 1D (de un eje). Básicamente se trata de un contenedor para nuestros estuches, capaz de girar lentamente con un eje de rotación perpendicular al plano de crecimiento dentro de los estuches. Hasta el momento hemos construido dos versiones del mismo, una de ellas con motor reductor DC y otra, algo más sofisticada y que aún estamos perfeccionando, que emplea un motor paso a paso controlado con una placa Arduino. Puedes ver algunas imágenes de ambas versiones funcionando en la segunda parte del vídeo que te mostrábamos antes y en la siguiente entrada que explica algunos detalles adicionales e incluye dicho vídeo.

Tenemos ya algunos primeros resultados del crecimiento en estas condiciones, aunque esperamos obtener resultados más precisos en las próximas semanas, de los que os mantedremos informados. Si te interesa conocer detalles científicos y didácticos del proyecto, así como seguir su desarrollo, puedes visitar el blog del proyecto que figura en los datos del mismo.

Créditos: imagen de Fernando García Aguinaco.

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