¿Cómo se protegen las agencias espaciales de los microbios extraterrestres?

Varias misiones traerán material cósmico a nuestro planeta, por eso las agencias espaciales están construyendo laboratorios de bioseguridad para contener el preciado cargamento.

Publicado 14 dic. 2020 12:22 CET
El Dr. Daniel H. Anderson

El Dr. Daniel H. Anderson, auxiliar de laboratorio aeroespacial y director de pruebas del Laboratorio de Procesamiento de Nitrógeno No Estéril en el Laboratorio de Recepción Lunar del Centro Espacial Johnson, analiza una roca de la Apolo 14 por un microscopio. La tripulación de la Apolo 14, que exploró la Luna, trajo unos 40 kilogramos de muestras lunares de sus dos periodos de actividad extravehicular en la superficie lunar en la zona de Fra Mauro.

Fotografía de NASA

Una mañana despejada de diciembre, un equipo de científicos siguió un localizador hasta el remoto desierto australiano para recoger material del espacio exterior. La cápsula del tamaño de una caja de zapatos, parte de la misión Hayabusa2 de Japón, contenía rocas y polvo de Ryugu, un asteroide abundante en carbono que probablemente albergue los componentes básicos para la vida. Para mantener la muestra prístina, la cápsula se transportó al Centro de Conservación de Muestras Extraterrestres de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), un laboratorio cerca de Tokio diseñado para impedir la contaminación del material cósmico con organismos terrestres.

Durante años, la preocupación por la protección planetaria se ha centrado en impedir que la Tierra ensuciara el sistema solar, esterilizando las naves espaciales y manteniendo a los astronautas bajo estrictos protocolos de cuarentena. Pero a medida que agencias espaciales de todo el mundo se preparan para traer más muestras de destinos como asteroides, la Luna y Marte, los científicos están examinando una vez más la posibilidad opuesta: ¿y si traemos microbios extraterrestres a la Tierra?

En un momento dado, los científicos trataban todas las muestras de fuera del planeta como un posible peligro biológico. De hecho, la NASA puso en cuarentena a los astronautas de las misiones Apolo cuando regresaron de sus paseos por la superficie lunar. Cuando la agencia estudió las muestras lunares y descubrió que no contenían vida, se deshicieron de muchos de estos protocolos de seguridad.

Pero con el aumento de las misiones de retorno de muestras, la precaución vuelve a estar justificada. En los últimos años, los científicos han descubierto microorganismos que pueden sobrevivir en lugares cada vez más inhóspitos. Los diminutos tardígrados, también conocidos como osos de agua, pueden sobrevivir en el vacío del espacio.

«Aquí en la Tierra, por ejemplo, en las minas de oro sudafricanas, cuando perforas una roca, a veces te topas con un depósito de agua que ha estado ahí cientos de miles de años y que contiene microbios», afirma J. Andy Spry, científico del instituto SETI (siglas de «Search for Extraterrestrial Intelligence»). «Si les proporcionas luz y calor, crecen».

Además de las muestras recientes de Ryugu, una sonda de la NASA traerá a la Tierra fragmentos del asteroide Bennu en 2023. Y en febrero se prevé el aterrizaje de un róver de la NASA llamado Perseverance en una región de Marte donde podrían haberse preservado restos de vida, si es que ha existido en el pasado en el planeta rojo. Un aspecto importante es que el róver recogerá y almacenará muestras de rocas marcianas que se enviarán a la Tierra y que quizá transporten compañeros extraterrestres.

«Nuestra comprensión de Marte es que podría haber existido vida en el pasado», afirma Spry. «Quizá aún haya vida viable en depósitos bajo la superficie del planeta».

Por eso agencias espaciales de todo el mundo, como la NASA, la JAXA y la Agencia Espacial Europea (ESA), están colaborando para crear nuevos laboratorios de máxima seguridad diseñados para proteger la Tierra de cualquier microbio o residuo orgánico que pudieran traer a casa las futuras misiones. Estos laboratorios combinarán la actual tecnología de las salas asépticas con los protocolos y el equipo de bioseguridad utilizados por laboratorios de enfermedades infecciosas para gestionar brotes como el ébola y el SARS-CoV-2.

«La campaña de retorno de la muestra de Marte, que está en marcha, ha llegado muy lejos para encapsular las muestras que recogerá el Perseverance», afirma Scott Hubbard, ex vice director de investigación del Centro de Investigación Ames de la NASA en Sillicon Valley, California, donde supervisó los programas de astrobiología y las misiones a Marte.

«Cuando ese cartucho aterrice en el desierto de Utah en 2031, se trasladará a un centro con las protecciones de bioseguridad de más alto nivel».

Cuando los astronautas hacían cuarentena

La NASA puede inspirarse en su pasado para diseñar estos laboratorios. Cuando los astronautas de las misiones Apolo regresaron de la superficie de la Luna, sus trajes espaciales estaban cubiertos de polvo lunar. La NASA todavía no había estudiado la composición de las rocas lunares prístinas, así que la agencia trató todas las partículas de la superficie lunar como material potencialmente peligroso para la vida humana.

La NASA puso en cuarentena a las tripulaciones de las misiones Apolo 11, 12 y 14 en una caravana AirStream modificada en la cubierta de un portaviones que los recogió del océano en su cápsula flotante. Una vez en tierra, un helicóptero los trasladó al Laboratorio de Recepción Lunar del Centro Espacial Lyndon B. Johnson en Houston, Texas, precursor de los centros que se están desarrollando actualmente en todo el mundo.

En el Laboratorio de Recepción Lunar, las tripulaciones pasaban los primeros 21 días de vuelta a la Tierra en el Área de Recepción de Tripulaciones, que las sellaba en una barrera biológica para prevenir la «contaminación interplanetaria», que la NASA describía como la posible propagación de microorganismos lunares en la Tierra. El centro también incluía el Área de Operación de Muestras, que contaba con cajas de manipulación en vacío y equipo para análisis biológicos.

La parte más importante del plan de bioprotección del Laboratorio de Recepción Lunar era su complejo sistema de vacío, que tenía que impedir la entrada de contaminantes externos y la circulación o salida de posibles microbios lunares. El elaborado diseño de bombas y válvulas, que en su conjunto tiene el tamaño de un autobús de dos pisos, ocupaba su propio almacén e incluía un sistema de vacío de repuesto en caso de que fallara el primero.

Más adelante, este laboratorio pasaría a formar parte de la Dirección de Ciencia de Exploración e Investigación de Astromateriales de la NASA, también en el Centro Espacial Johnson, que mantiene muestras de polvo estelar, meteoritos y partículas de cometas, así como las rocas lunares de las misiones Apolo. Todos estos materiales se almacenan en salas asépticas con presión positiva similares a las empleadas en la industria de los semiconductores. La presión positiva significa que el aire siempre fluye hacia fuera de la sala, así que su interior permanece estéril.

Sin embargo, estos sistemas son menos complejos que los necesarios para recibir las muestras de Marte y otras muestras nuevas, ya que no necesitan contener posibles microbios.

Los laboratorios que se están construyendo «básicamente utilizarán la contención dentro de la contención», afirma Michael Calaway, contratista de la NASA del Jacobs Engineering Group y líder del proyecto de conservación de muestras de ARES. Para hacerlo, los diseñadores están extrayendo las enseñanzas de los laboratorios de bioseguridad de más alto nivel.

Construir el laboratorio más seguro del mundo

En Boston, los Laboratorios Nacionales de Enfermedades Infecciosas Emergentes (NEIDL, por sus siglas en inglés) se han confinado. El derrame de un patógeno ha puesto las instalaciones en alerta roja. Los investigadores y el personal siguen sus órdenes para ponerse en cuarentena mientras llega el personal sanitario.

Por supuesto, todos mantienen la calma, no solo porque saben lo que hacen, sino porque el derrame no es real. Es un simulacro, parte del protocolo de seguridad de los NEIDL que ayuda a que mantengan su distinción como unos de los laboratorios más seguros del mundo.

Imaginar el peor de los casos es el trabajo de Ronald Corely. Como director de los NEIDL, Corely coordina los equipos que establecen y desarrollan los niveles de protocolos de seguridad. Tienen un plan para los apagones, los derrames y los ciberataques —básicamente, cualquier riesgo que la mayoría de las personas de fuera considerarían impensable— en sus laboratorios de bioseguridad de varios niveles.

En su afán por crear centros que protejan el planeta, los diseñadores de la NASA han visitado los NEIDL para estudiar los procesos y sistemas físicos que mantienen el laboratorio limpio y seguro. Aunque las actuales salas asépticas de la NASA tienen presión positiva, la contención de los patógenos exige lo contrario: las salas con presión negativa que mantengan el aire circulando dentro de la sala.

Aunque el Laboratorio de Recepción Lunar original de la NASA combinó estos sistemas, los protocolos de bioseguridad y tecnología han avanzado mucho desde los años sesenta. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC, por sus siglas en inglés) no codificaron sus niveles de requisitos de bioseguridad hasta 1984, aunque las agencias estadounidenses empezaron a debatir estas prácticas en 1955.

En el nivel uno, los investigadores pueden trabajar con una sustancia como la E. coli, un tipo de bacteria habitual presente en muchos lugares, desde la comida contaminada al intestino humano. Los científicos de estos laboratorios utilizan equipo de protección individual básico y aplican prácticas de limpieza estándar, como la descontaminación diaria de todo el equipo y el lavado de manos exhaustivo, para garantizar que los microbios peligrosos se queden donde deben estar. Además de unos cuantos carteles de peligro biológico y de los sistemas de ventilación especializados que mantienen el aire del laboratorio dentro del mismo, estos espacios resultarían familiares a cualquier estudiante de biología.

Los laboratorios de nivel dos trabajan con agentes ligeramente más peligrosos, como el Staphylococcus aureus, un patógeno oportunista que también es una parte habitual del microbioma humano. Las medidas de seguridad y descontaminación son más rigurosas en este nivel, pero no son extremas.

«En el nivel de tres de bioseguridad, llevas trajes Tyvek enteros», afirma Corely. «Y llevas mascarilla». Los investigadores entran en el espacio por puertas dobles herméticas. Por lo demás, el laboratorio se parece al de una clase universitaria de biología, con puestos de laboratorio con protectores de cristal y ventilación. Pero «en el nivel tres, tienes que poder limpiar y descontaminar todo», afirma. El SARS-CoV-2 se mantiene en el nivel tres.

El nivel cuatro, el máximo nivel de bioseguridad, se reserva para microbios más letales, como el virus del Ébola. En estos entornos, los científicos llevan lo que Corely describe como un traje completo encapsulado, enganchado a unas mangueras que bombean aire de fuera de la sala. Los científicos y los microbios peligrosos están totalmente separados por capas de guantes, gafas y mascarillas. Se convierten en muñecas rusas de protocolos de seguridad.

Los futuros centros de conservación de muestras extraterrestres harán lo mismo que un laboratorio de nivel cuatro. Los científicos que estudian las rocas marcianas entrarán en laboratorios con un kit completo de equipo de protección. Atraviesan unas puertas herméticas para entrar en espacios de trabajo con diseños estrictos y especializados para mantener a los microbios en su interior.

Ya se han puesto en marcha planes para crear este tipo de centros, aunque al igual que otras actividades espaciales, tardarán años en terminarse y habrá que realizar ajustes en el diseño.

La Mars Quarantine Facility, que será la primera que almacene polvo y rocas del planeta rojo en Houston, Texas, podría albergar a los astronautas que regresen de Marte hasta que la agencia considere seguro que se reincorporen a la sociedad. Las zonas estarán compartimentadas y contarán con filtros HEPA. La ESA, que colaborará con la NASA para compartir y conservar las futuras muestras marcianas, está desarrollando un centro similar en Viena, Austria. Las futuras instalaciones de la NASA podrían ser móviles y modulares, imitando su antiguo Laboratorio de Recepción Lunar, pero con diseños ligeros y simplificados.

Ninguno de estos preparativos debería ser motivo de preocupación. Las agencias están trabajando en esta cuestión por precaución, no por miedo a que los microbios espaciales dominen el planeta.

«La amenaza de Andrómeda es un buen thriller», dice Hubbard. «Pero tiene muy pocos fundamentos científicos. Las probabilidades de que algo de esa película ocurra [en la realidad] son ínfimas».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.
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