Los Astronautas Microscópicos

Autor: Dr. Tony Phillips
Editor: Dr. Tony Phillips

Es inevitable: Los humanos no pueden ir al espacio sin llevarse a trillones de microbios con ellos. Un experimento a bordo del ISS se propone descubrir cómo se comportan los bichos en órbita.

23 De Febrero, 2004: Hay trillones de microbios orbitando alrededor de la Tierra a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS). Y están justamente en el intestino de un astronauta.

Los astronautas, como todos los demás, llevan a los microbios con ellos dondequiera que van. Hay 1014 en el colon, trillones más en sus manos, y en su boca. Las matemáticas son simples: los microbios exceden en número a las personas, en el espacio y en la Tierra, en un factor abrumador.

Algunos de estos viven en sus intestinos: La bacteria E Coli. Crédito de la imagen del microscopio electrónico: El Centro Para La Microscopía y Microanálisis, La Universidad De Queensland, Australia.

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

Muchas son beneficiosas. Algunas de las bacterias en nuestros estómagos, por ejemplo, producen vitamina K necesaria para la coagulación correcta de la sangre. Otras ayudan a asimilar la comida. Incluso los agentes patógenos, en moderación, echan una mano estimulando el sistema inmunológico. En resumen: las personas necesitan a los bichos.

Con la NASA teniendo intención de devolver a personas de la Luna y de Marte, los investigadores progresivamente se preguntan, '¿qué hace el viaje espacial al cuerpo humano'? Una pregunta inseparable es, '¿qué hace el viaje espacial a los microbios'?

Hay ya alguna prueba de que los microorganismos se comportan de una manera rara en un ambiente ingrávido. En su laboratorio en Tulane, Nickerson ha puesto en circulación alguna bacteria Salmonella en un bioreactor mural rotativo - un dispositivo diseñado por la NASA que simula gravedad bajo. El bioreactor es un hábitat lleno de fluido para la bacteria. Con la forma de un cilindro, lentamente gira, volteando delicadamente a los microbios dentro. La bacteria en el bioreactor nunca choca con el fondo, penden suspendidas en su medio líquido de crecimiento, por mucho que ellas en la Tierra se moverían en órbita.

En el bioreactor, Salmonella cambia. La segunda causa principal de dolor gástrico en el EEUU se vuelve peor de lo normal. Su habilidad para causar enfermedad está aumentada, dice Nickerson. La seudo-ingravidez hace a la Salmonella más resistente a los ácidos del estómago y a la temperatura. La bacteria también hace un mejor trabajo eludiendo a los macrófagos, que son células que luchan contra las enfermedades en el sistema inmunológico.

Un tubo de ensayo lleno de colonias bacterianas puestas a bordo de la lanzadera espacial (0-g) a lo largo de un control desde tierra coincidente (1-g). La producción del antibiótico Monorden fue un 200 % mayor en el tubo de ensayo 0-g. (Más )

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Espeluznante. Pero las noticias no son todas malas. Alguna bacteria puede producir antibióticos útiles, y parecen producir más en el espacio que en la Tierra - tanto como 200 % más según los experimentos de a mediados de 1990 de la lanzadera espacial patrocinados por la compañía farmacéutico Bristol Meyers Squib y su socio BioServ Space Technologies.

'Estos cambios son el resultado de la expresión genética alterada,' dice Nickerson. En cierta forma la ingravidez hace señales a los genes de estos microbios, ordenándoles a que hagan cosas diferentemente. En Salmonella, por ejemplo, 163 genes (de aproximadamente 4600 totales) cambiaron sus niveles de expresión - activándose más o menos de lo habitual - dentro del bioreactor. “Los genes afectados cubrieron el rango completo de función de la célula: el metabolismo, la estructura, el movimiento, los factores de virulencia. Usted lo nombra”.

Los investigadores sólo comienzan a entender estos cambios radicales. ¿Son algunos microbios más sensitivos al viaje espacial que los otros? ¿Que genes están más alterados? ¿Y cómo afectan esto a las personas?

Un experimento en el ISS, llamado de 'levadura GAP', tiene como meta encontrarlo fuera. Nickerson es el principal investigador (PI) para el experimento. Ella trabaja estrechamente en el proyecto con su Co-PI, Tim Hammond del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad Tulane y el Centro Médico de Asuntos de Veteranos en Nueva Orleans.

El aparato de la Levadura GAP. GAP es una abreviación para Paquete Grupal de Activación (Group Activation Pack). ( Imagen mayor)

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'El mes pasado, enviamos 16 ampollas de levadura de cerveza a la' estación espacial 'a bordo del cohete ruso de suministro Progress,' dice Hammond. En órbita, el oficial de ciencia de la estación espacial Mike Foale le dio a la levadura algo de sopa nutriente, y comenzaron a reproducirse. La población de células creció diez veces en sólo 30 minutos - 'eso son aproximadamente cinco generaciones de levaduras,' nota Hammond. Luego Foale inundó la cámara de crecimiento con un agente fijador, para detener la explosión demográfica y conservar las células para el análisis de regreso en la Tierra.

Nickerson y Hammond 'no pueden esperar para meter la levadura sus laboratorios de Louisiana, porque, creen, las células van a enseñarles bastante acerca de la actividad genética en el espacio. 'Éstas no son células ordinarias de levadura,' nota Nickerson. “han sido genéticamente diseñados' para revelar sus secretos.

Hammond explica: ' las células de levadura tienen 6312 genes distintos, así es que los científicos han creado 6312 variedades diferentes de levadura. Cada variedad tiene un gen extraído y repuesto con un patrón de código de barras de nucleótidos”. Estos códigos de barras son como las plaquitas de identificación colgadas del cuello de los perros; leyéndolos, los investigadores pueden decir qué gen ha sido extraído de una célula particular de levadura.

Todos los 6312 tipos fueron enviados al ISS, y todos los 6312 han tenido su oportunidad para crecer allí.

¿Que variedades crecieron mejor? ¿Cuáles lo hicieron pobremente? Nickerson y Hammond se informarán cuando las pruebas sean devueltas a la Tierra (en algún vuelo futuro de la lanzadera). Usando análisis de microarray (micromatrices) de ADN, ordenarán las células de levadura por el código de barras y las contarán, y compararán los resultados con pruebas idénticas cultivadas en la Tierra. Este simple procedimiento revelará la actividad genética y precisará los genes de levadura más necesarios para prosperar en órbita.

El oficial de ciencia de la estación espacial Mike Foale pone en marcha el experimento de Levadura GAP a bordo del ISS. ( Imagen mayor)

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Simple, pero ingenioso.

La levadura es un buen organismo para esta investigación por muchas razones. Su cromosoma ha sido completamente mapeado. Es lo suficientemente duro para resistir un viaje al espacio. Y aunque la cepa de Levadura GAP es benigna, una cierta cantidad de sus genes es similar a los encontrados en microbios contagiosos, así es que sirve de un modelo para los bichos virulentos que podrían convertirse en más virulentos en órbita. 'La levadura incluso tiene en común algunos genes con las personas,' agrega Nickerson. 'Así es que nos pueden enseñar lecciones acerca de las respuestas humanas al vuelo espacial, también'.

Aquí en la Tierra, la levadura es quizá el más viejo organismo domesticado, usada durante milenios para hornear panes y fabricar cerveza. En el espacio, los astronautas van a querer hacer esas cosas, también, eventualmente. Saber cómo reacciona la levadura a la ingravidez tiene valor práctico más allá de la investigación genética.
Comiendo. Respirando. Cocinando. Durmiendo. No hacemos ninguna de estas cosas aisladamente. Trillones de microbios los hacen con nosotros. Y si nos instalamos en el espacio, entonces ellos vienen, también, así es que mejor averiguaríamos qué les gusta a ellos.

Enlaces Web

Http://spaceresearch.nasa.gov /- la Oficina de Investigación Biológica y Física de la NASA - (OBPR) sustenta estudios de biología fundamental a beneficio de las personas en la Tierra y en el espacio.

Http://science.nasa.gov/headlines/y2003/01dec yeast.htm -el Espacio: ¿Una Mala influencia sobre los Microbios? - (Science @ NASA) Al Menos un microbio común productor de enfermedades se vuelve más virulento en la microgravedad simulada. Los científicos estudiando este fenómeno esperanzador para ganar una mejor comprensión de las enfermedades contagiosas.

Http://science.nasa.gov/headlines/y2000/ast26nov 1.htm - los Polizones Microscópicos en el ISS - (Science @ NASA) Donde quiera Que la humanidad va los microbios seguramente le seguirán, y la Estación Espacial no es una excepción.

http://science.nasa.gov/headlines/y2002/29mar antibiotics.htm - los Antibióticos del Espacio - (Science @ NASA) los tubos de ensayo de la bacteria producen más antibióticos en el espacio de lo que lo hacen en la Tierra.

Http://science.nasa.gov/headlines/y2002/14feb heart.htm - Parches para un corazón quebrado - (Science @ NASA) Usando un dispositivo de la era espacial llamado bioreactor, los investigadores han cultivado parches de tejido fino que palpitan y responden como lo hace un corazón humano.

Http://www.colorado.edu/engineering/BioServe /- BioServe Space Technologies - un Centro de la Asociación De Investigación (RPC) no lucrativo, patrocinado por NASA y localizado en la Universidad de Colorado en Boulder que desarrolló el aparato del experimento Group Activation Pack usado en el experimento de Levadura GAP.