Piante per lo Spazio

L’astronauta Paolo Nespoli durante la sua terza missione sulla Stazione Spaziale Internazionale (missione VITA) eseguirà le attività di volo di 13 esperimenti italiani selezionati dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Tra questi c’è MULTRITROP un progetto presentato dal Dipartimento di Agraria dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, in collaborazione con il Liceo Scientifico Silvestri di Portici. Durante la missione VITA, MULTRITROP non solo sarà l’unico progetto italiano che coinvolge nelle attività di ricerca gli alunni di una scuola, ma è anche l’unico esperimento sulle piante finanziato da ASI.

MULTRITROP si inserisce in una linea di ricerca spaziale avviata da circa venti anni da un gruppo, tutto femminile, di docenti del Dipartimento di Agraria dell’Università di Napoli. In particolare, la georgofila Stefania De Pascale in collaborazione con Roberta Paradiso si interessa della coltivazione di piante nello spazio e di trasferimento tecnologico. La sottoscritta e Veronica De Micco sono maggiormente interessate agli effetti dei fattori spaziali (tra cui gravità alterata e radiazioni) su vari aspetti di biologia delle piante. Il gruppo è partner di MELiSSA, un consorzio dell’ente spaziale Europeo (ESA). È quindi inserito in un network scientifico e tecnologico internazionale che considera le piante superiori un elemento fondamentale dei sistemi biorigenerativi di supporto alla vita nello spazio (BLSSs, Bioregenerative Life Support Systems). I BLSSs sono ecosistemi artificiali basati sulle interazioni tra uomo, microorganismi e piante superiori, in cui i prodotti di scarto del metabolismo di un componente sono utilizzati come risorsa dall’altro.

MULTRITROP è un esperimento di biologia vegetale spaziale. L’idea è nata considerando che sulla Terra la crescita delle radici è orientata da diversi stimoli tra cui i principali sono la forza di gravità (gravitropismo), la presenza di acqua (idrotropismo) e la presenza di elementi nutritivi nel substrato (chemiotropismo). Si ritiene che sulla Terra l’attrazione esercitata dalla forza di gravità sia dominante sugli altri fattori di orientamento. Pertanto, soltanto attraverso un esperimento sull’ISS, e quindi senza l’interferenza del fattore gravità, è possibile verificare il ruolo dell’acqua e degli elementi nutritivi sull’orientamento della crescita della radice. 

Oltre che stimolare l’interesse dei giovani in età pre-universitaria verso la biologia spaziale, l’esperimento ha quindi come obiettivo scientifico approfondire le interazioni tra i diversi tropismi, da cui il nome del progetto: MULTI TROPismo.

Per raggiungere questo obiettivo si svolgerà un esperimento di germinazione di semi a bordo nella ISS nell’unità sperimentale YING-B2 integrata nel contenitore BIOKON di KAYSER ITALIA. Ciascuna unità sperimentale sarà allestita con tre substrati: uno imbibito solo con acqua, uno con una soluzione nutritiva e uno non imbibito creando tre ambienti. In ogni unità sperimentale, due semi saranno posizionati in modo che la radice possa direzionarsi liberamente verso qualsiasi substrato. La germinazione dei semi e lo sviluppo delle radici avverrà in condizioni di microgravità e la crescita sarà bloccata attraverso l’iniezione di un fissativo chimico. I campioni saranno recuperati ed analizzati al fine di capire quale dei tre stimoli ha prevalso e come hanno interagito tra loro.

Tutto l’esperimento è ripartito in tre fasi: a) Attività prevolo presso i laboratori del Dipartimento di Agraria dell’Università di Napoli; b) Attività di volo, al sito di lancio e sulla ISS; c) Attività post volo con una serie di analisi nel laboratorio suddetto dei campioni biologici ed elaborazione dei risultati.

Per i botanici la sfida maggiore è quella della fase prevolo, finalizzata alla scelta della specie ed alla definizione dei tempi dell’esperimento. L’unità sperimentale in cui devono essere allocati i semi, e tutto il necessario per l’esperimento, non è stata ideata ad hoc per MULTITROP. Semi e substrati dovranno essere inseriti in camerette di crescita molto piccole, originariamente progettate ed usate per colture di lieviti, ed all’interno delle quali si dovranno creare i tre ambienti di crescita. I semi da utilizzare devono quindi possedere una serie di caratteristiche morfologiche e funzionali molto restrittive. 

Considerato che il lancio è previsto prima della fine del corrente anno, le attività prevolo sono in pieno svolgimento. Tra le numerose specie in prova, alcune sembrano adattarsi meglio di altre ai requisiti rigidi dell’esperimento e presto sarà reso noto il nome della specie i cui semi saranno inviati nello spazio.