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Astronautas Microscópicos

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Astronautas Microscópicos

Los humanos no pueden ir al espacio sin llevar miles de billones de microbios con ellos. Un experimento a bordo de la EEI intenta averiguar cómo se comportan estos bichos en órbita.

NASA

Febrero 23, 2004: Existen miles de billones de microbios en órbita alrededor de la Tierra a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI). Y eso es sólo en las entrañas de un astronauta.

Los astronautas, como cualquier otra persona, llevan microbios a donde quiera que vayan. Existen 1014 en el colon, trillones más en sus manos y en su boca. La matemática es muy simple: Los microbios sobrepasan a la gente, en el espacio y en la Tierra, por un factor asombroso.

De hecho, dice Cheryl Nickerson del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Tulane, “hay más células bacteriales en su cuerpo que células humanas”.

Muchas son benéficas. Algunas de las bacterias de nuestro estómago, por ejemplo, producen vitamina K, que se requiere para la coagulación correcta de la sangre. Aun las patógenas, en moderación, prestan una mano estimulando el sistema inmunológico. En pocas palabras: la gente necesita los bichos.

Arriba: Algunos de estos viven en nuestros intestinos: E Coli. bacteria. Crédito de la imagen del microscopio de electrones: Centro de Microscopía y Microanálisis (Centre for Microscopy and Microanalysis), de la Universidad de Queensland, Australia.

Con los planes de la NASA de enviar gente nuevamente a la Luna y a Marte, los investigadores están cada vez más pendientes de esta pregunta, “¿Qué efectos tiene el viaje espacial sobre el cuerpo humano?” Una pregunta inseparable es, ¿Cómo afecta el viaje espacial a los microbios?”

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Ya existe alguna evidencia del comportamiento incierto que tienen los microorganismos en un ambiente de ingravidez. En su laboratorio de Tulane, la Dra. Nickerson ha hecho flotar algunas bacterias de Salmonella en las paredes de un bio-reactor -- un aparato diseñado por la NASA, que simula baja gravedad.

El bio-reactor es un hábitat lleno de líquido para bacterias. Tiene forma de cilindro y gira lentamente, revolviendo suavemente a los microbios que estén dentro. Las bacterias en el bio-reactor nunca tocan el fondo, sino que permanecen suspendidas en su medio de crecimiento líquido, muy parecido a como lo harían en órbita alrededor de la Tierra. “No es micro-gravedad real”, apunta Nickerson, “pero en muchos aspectos se aproxima a la ingravidez”.

En el bio-reactor, la Salmonella sufre cambios. La segunda causa de enfermedades intestinales en los Estados Unidos, se vuelve peor que de costumbre. Su predisposición para causar la enfermedad se ve aumentada, dice Nickerson. La seudo-gravedad hace a la Salmonella más resistente a los ácidos del estómago y al calor. La bacteria hace también un mejor trabajo en eludir a los macrófagos, que son las células que combaten la enfermedad en nuestro sistema inmunológico.

Escalofriante. Pero no todas las noticias son tan malas. Algunas bacterias pueden producir antibióticos útiles y parece ser que producen más en el espacio que en la Tierra -- tanto como un 200% más, de acuerdo con los experimentos conducidos a mediados de los noventa en los Trasbordadores Espaciales patrocinados por la compañía farmacéutica Bristol-Meyers Squib y su socio BioServ Space Technologies.

Izquierda: Un tubo de ensayo lleno de colonias de bacterias cultivadas a bordo del Transbordador Espacial ("0-g") junto a un grupo idéntico de control en tierra ("1-g"). La producción del antibiótico Monorden fue 200% mayor en el tubo de ensayo en "0-g". [más información]

"Estos cambios son el resultado de la expresión genética alterada”, dice Nickerson. De alguna manera la ingravidez envía señales a los genes de estos microbios, dándoles órdenes para hacer las cosas de manera distinta. En la Salmonella, por ejemplo, 163 genes (de un total de alrededor de 4600) cambiaron sus niveles de expresión -- volviéndose más o menos activos que de costumbre dentro del bio-reactor. “Los genes afectados cubren todo el conjunto de las funciones celulares: metabolismo, estructura, movimiento, factores de virulencia. Lo que usted quiera".

Los investigadores apenas están comenzando a entender estos cambios tan radicales. ¿Son algunos microbios más sensitivos al viaje espacial que otros? ¿Qué genes son más alterados? ¿Cómo afecta esto a las personas?

Un experimento en la EEI, llamado el “Levadura GAP”, espera dar una respuesta. Nickerson es la principal investigadora (PI) para el experimento. Ella trabaja conjuntamente con su Co-PI, Tim Hammond del Centro de Ciencias para la Salud de la Universidad de Tulane y del Centro Médico de Veteranos en Nueva Orleans.

Derecha: El aparato de Levadura GAP. "GAP", para denominar en ingles a Group Activation Pack (Paquete de Activación en Grupo). [Imagen ampliada]

"El mes pasado enviamos 16 frascos de levadura de cerveza a la estación espacial a bordo de una nave Rusa de abastecimiento”, dice Hammond. En órbita, el oficial Mike Foale de la estación espacial, le puso a la levadura una sopa nutriente y comenzó a reproducirse. La población de células creció 10 veces en solo 30 minutos -- “eso es equivalente a cinco generaciones de levadura”, apunta Hammond. Después Foale inundó la cámara de crecimiento con un agente fijador para detener la explosión de población y conservar las células para su análisis de regreso a la Tierra.

Nickerson y Hammond "están ansiosos por recibir la levadura de regreso” a sus laboratorios en Louisiana, porque piensan que las células les van a enseñar mucho acerca de la actividad genética en el espacio. “Estas no son células ordinarias de levadura”, apunta Nickerson. “Han sido alteradas genéticamente” para revelar sus secretos.

Hammond explica: "Las células de levadura tienen 6312 genes distintos, de manera que los científicos han creado 6312 variedades diferentes de levadura. Se ha "eliminado" un gen de cada variedad y se lo ha reemplazado con un patrón de código de barras de nucleótidos”. Estos códigos de barra son como collares de identificación; al leerlos, los investigadores pueden decir qué gen ha sido “eliminado” de una célula de levadura en particular.

Los 6312 tipos fueron enviados a la EEI, y todos los 6312 habrán tenido su oportunidad para crecer allí.

¿Qué variedades crecieron mejor? ¿Cuáles se comportaron más pobremente? Nickerson y Hammond lo sabrán cuando las muestras sean regresadas a la Tierra (en algún futuro vuelo del Transbordador). Utilizando el análisis de una micro composición de ADN, clasificarán las células de levadura por código de barras y las contarán, comparando los resultados con muestras idénticas cultivadas en la Tierra. Este sencillo procedimiento revelará la actividad genética y servirá para localizar con precisión los genes de levadura que más se necesitan para desarrollarse en órbita.

Simple… pero ingenioso.

Izquierda: El oficial científico de la EEI, Mike Foale activa el experimento con levadura GAP a bordo de la Estación Internacional. [Imagen ampliada]

Por muchas razones la levadura es un buen organismo para esta investigación. Se ha obtenido su genoma completo. Es lo suficientemente resistente para soportar un viaje al espacio. Y aunque la cepa de Levadura GAP es benigna, algunos de sus genes son similares a los encontrados en microbios infecciosos, de modo que sirve como un modelo para bichos virulentos que pudieran hacerse más virulentos en órbita. “La levadura incluso tiene algunos genes en común con las personas”, agrega Nickerson. “De manera que también puede enseñarnos algunas lecciones acerca de las respuestas humanas al vuelo espacial”.

Aquí en la Tierra, la levadura es quizás el organismo domesticado más antiguo, usado por milenios para hornear pan y elaborar cerveza. En el espacio, eventualmente los astronautas desearán hacer esas cosas. Conocer cómo reacciona la levadura a la ingravidez tiene un valor práctico que va más allá de la investigación genética.

Comer. Respirar. Cocinar. Dormir. No hacemos solos ningunas de estas cosas. Miles de billones de microbios lo hacen con nosotros. Y si nos vamos al espacio, también ellos vienen con nosotros, así que mejor que averigüemos cómo les parece el viaje.

Créditos y Contactos

Autor: Dr. Tony Phillips
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Curador: Bryan Walls


Relaciones con los Medios: Steve Roy Traducción al Español: Liberto Brun/Carlos Román
Editor en Español: Héctor Medina
El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.