Espacio

¿Provocará la misión a Marte que enfermen los humanos?

Aunque no está claro si existen microbios en Marte, los estudios de bacterias terrestres demuestran que el espacio puede hacer que algunos gérmenes se comporten de forma especialmente desagradable.martes, 4 de diciembre de 2018

Por Nadia Drake
La astronauta de la NASA Kate Rubins trabaja en el experimento del secuenciador biomolecular a bordo de la Estación Espacial Internacional. Algún día, un secuenciador de ADN ubicado en el espacio podría identificar microbios, diagnosticar enfermedades y quizá ayudar a detectar vida basada en el ADN en otras partes del sistema solar.

Nadie quiere correr el riesgo de contraer una infección en el espacio. Volver a casa puede ser complicado, los suministros médicos son limitados, las tripulaciones no pueden tratar todas las complicaciones que pudieran surgir y un solo astronauta infectado podría poner en peligro una misión entera.

Es más cierto aún en cualquier misión humana a Marte, en la que un astronauta resfriado se encontrará a 53 millones de kilómetros de la farmacia más cercana. Y aunque los astronautas que vayan al espacio tomarán un montón de precauciones para reducir el riesgo de enfermar, ¿qué pasaría si llegamos al planeta rojo y encontramos una nueva fuente de infecciones?

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Mars 2 Trailer_ES
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Nadie sabe si el Marte actual alberga vida microbiana. Pero si el planeta no solo está habitado por los robots que hemos enviado, dichas criaturas podrían ser organismos unicelulares ocultos en el subsuelo, donde estarían protegidos de la radiación y posiblemente vivirían cerca de sistemas geotérmicos enterrados que les aporten agua, nutrientes y energía.

El problema es que quizá las personas quieran aprovechar los recursos subterráneos del planeta, lo que podría exponerlas a hipotéticos gérmenes marcianos. Y, basándose en los estudios de los microbios terrestres, hay indicios preocupantes de que algunas bacterias se comportan de forma extraña en el espacio. Entender cómo cambian las reacciones huésped-patógeno en los vuelos espaciales es crucial para viajes de larga duración, como los meses o años que se tardaría en completar una misión humana a Marte.

«Más nos vale averiguar qué hacen los microbios como respuesta al entorno de los vuelos espaciales antes de enviar humanos ahí fuera para un vuelo de larga duración», afirma Cheryl Nickerson, de la Universidad Estatal de Arizona.

Detección de infecciones

En los años 60 y 70, al menos dos misiones Apolo se vieron afectadas por miembros de la tripulación que enfermaron. En 1968, el comandante de la Apolo 7 Wally Schirra contrajo un resfriado 15 horas después del lanzamiento. Enseguida lo compartió con sus compañeros, cada vez más irritables y malhumorados, y estimuló lo que se ha descrito como «minimotín».

Más adelante, antes del lanzamiento de la infame misión Apolo 13 en 1970, se remplazó al menos a un miembro de la tripulación por exposición al sarampión. Después, durante el vuelo, el tripulante Fred Haise contrajo una infección del tracto urinario, no recibió tratamiento y se convirtió a una infección renal a largo plazo.

Hoy en día, para reducir el riesgo de enfermedades en el espacio, las agencias ponen en cuarentena a los astronautas. Las pautas actuales de la NASA dictan que, siete días antes del lanzamiento, los astronautas entran en unas instalaciones donde se limita el contacto a los familiares aprobados y personal de apoyo. En la práctica, podría tratarse de 40 a 50 personas, según la astronauta Samantha Cristoforetti, que ha estado en cuarentena en el cosmódromo de Baikonur, en Kazajistán.

«Mucha gente está con nosotros durante la cuarentena», afirma. «Interactuamos con otras personas de vez en cuando. Debemos evitar el contacto físico y se llevan mascarillas».

Durante ese periodo, los médicos evalúan periódicamente el estado de salud de los astronautas y sus contactos para comprobar si hay síntomas de infección, como fiebre o dolor de garganta.

«Aunque quizá no suene muy emocionante, nos preocupan las enfermedades infecciosas cotidianas, como el resfriado común o la gripe, porque son los patógenos más prevalentes», escribe por email Robert Mulcahy, médico del Centro Espacial Johnson de la NASA. «No querríamos que algo como un resfriado afecte al rendimiento de la tripulación de vuelo durante operaciones fundamentales como el lanzamiento y el acoplamiento».

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Se aplican procedimientos similares a los astronautas que van al espacio en la cápsula rusa Soyuz, que se lanza desde Kazajistán. Pero actualmente Mulcahy y sus colegas trabajan para actualizar los requisitos de cuarentena de la NASA, que se presentan en el denominado Plan de Estabilización Sanitaria de la agencia, para apoyar a las tripulaciones comerciales y las futuras misiones de la NASA que despeguen desde Estados Unidos.

Las ediciones propuestas incluyen aumentar el periodo de cuarentena de siete a 14 días, aumentando también las restricciones del contacto directo entre astronautas e invitados, y exigiendo más vacunaciones para el personal no astronauta que trabaje en las instalaciones.

«Hemos observado la reaparición de enfermedades que se pueden prevenir con vacunas entre la población general estadounidense, como el sarampión. Por eso es importante garantizar un bajo riesgo de exposición a estas condiciones durante el periodo de cuarentena», afirma Mulcahy.

El caso de la Salmonella

Proteger a los astronautas de la exposición a enfermedades antes del vuelo es una cosa, pero ¿qué pasa con los microorganismos que en última instancia les acompañan al espacio, ya sea dentro o fuera de un humano?

Durante décadas, los científicos han estudiado cómo responden a la microgravedad humanos y microbios, lo que también podría ser relevante en la baja gravedad de Marte. Aunque los mecanismos exactos que rigen dichas respuestas no se entienden del todo, las observaciones sugieren que los viajes espaciales alteran la carrera armamentística entre los microbios infecciosos y los sistemas inmunes, llegando posiblemente a inclinar la balanza a favor de la infección.

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Encontrarse en baja gravedad puede debilitar el sistema inmune humano y hacernos más susceptibles a las enfermedades, según esta investigación. Al mismo tiempo, la microgravedad también parece cambiar la respuesta de los microbios ante el estrés y en algunos casos aumenta su potencial para provocar enfermedades y su resistencia a las contramedidas. Decenas de estudios, llevados a cabo tanto en el espacio como en microgravedad simulada en la Tierra, han sugerido que los viajes espaciales afectan a la respuesta de algunas bacterias a su entorno.

«La verdad es que me sorprendió observar un cambio de virulencia en un microorganismo durante un vuelo espacial», afirma Nickerson. Su laboratorio ha demostrado que una cepa en particular de Salmonella Typhimurium, responsable de enfermedades de transmisión alimentaria en humanos, se hace más virulenta tras pasar un tiempo en microgravedad.

En 2006, enviaron la Salmonella a la órbita a bordo del transbordador espacial Atlantis. Aunque Nickerson y su equipo desarrollaron cultivos en la Tierra, los astronautas cultivaron Salmonella en el espacio. Cuando el transbordador regresó a la Tierra, Nickerson infectó a ratones con la Salmonella que había permanecido en la Tierra y con la Salmonella en órbita.

¿Cuál fue el resultado? Los viajes espaciales aumentaron la virulencia de la Salmonella, ayudándola a matar a los ratones más rápido y con dosis más bajas. Pero Nickerson señala prudentemente que el efecto fue transitorio.

«Fue un experimento de corta duración», afirma. «No fue un cambio permanente ni hereditario. Las bacterias solo se estaban adaptando a su entorno y, cuando las sacas de su entorno, cambian la forma en que se adaptan. Eso es lo que hacen las bacterias, es lo que hacen cuando nos infectan en cualquier parte».

Investigaciones posteriores revelaron que la microgravedad imita una señal medioambiental que la Salmonella encuentra habitualmente; a saber: una disminución de la cantidad de fuerza generada por los líquidos que se mueven sobre la superficie de las células, que indica a las células que es hora de iniciar la infección. En la Tierra, esa calma relativa podría tener lugar en un hueco protegido de pulmón o intestino, pero en el espacio, está básicamente por todas partes.

«Nadie lo había demostrado antes», afirma Nickerson. «Nadie pensaba que una fuerza física pudiera cambiar la virulencia o la patogenicidad de un organismo».

Mucho por investigar

Hasta ahora, la Salmonella es el único microbio en el que se ha probado en un animal vivo un aumento de la virulencia inducido por un viaje espacial. Pero muchos más estudios han sugerido que los vuelos espaciales provocan cambios en el crecimiento, tamaño, metabolismo, resistencia antimicrobiana y otras características.

Estos experimentos, realizados tanto en el espacio como en microgravedad simulada, probaron microbios conocidos como la E. coli, la Yersinia pestis (responsable de la peste), la Streptococcus mutans, la Staphylococcus aureus, la Bacillus subtilis, y el Candida albicans (el hongo responsable de la candidiasis). Algunos de estos estudios sugieren que otros microbios podrían volverse virulentos en microgravedad, mientras que otros sugieren todo lo contrario o no tienen una respuesta.

«A lo largo de los últimos 50 años, varios experimentos han indicado respuestas microbianas únicas cuando los microorganismos se cultivan durante viajes espaciales, como cambios en la cinética de crecimiento, la resistencia a los antibióticos y la formación de biopelículas», informa Mark Ott, de la NASA.

Las biopelículas podrían plantear los mayores problemas, tanto para la salud humana como para los sistemas medioambientales. Estos conglomerados de microbios se fijan a las superficies y crecen de forma sinérgica, elaborando estructuras complejas estratificadas que pueden potenciar la resistencia de estos seres a las defensas inmunes y a las agresiones por factores medioambientales. Como resultado, son muy difíciles de tratar dentro de los humanos y son responsables de obstruir y degradar la infraestructura fundamental de la estación espacial.

«La mayoría de las bacterias de la naturaleza existen en comunidades microbianas asociadas a la superficie», escriben Cynthia Collins y sus colegas del Instituto Politécnico Rensselaer en un estudio reciente. «Se hallaron abundantes biopelículas en la estación espacial rusa Mir y fueron responsables del aumento de la corrosión y el bloqueo del sistema de purificación de agua».

En 2011, Collins y sus colegas enviaron Pseudomonas aeruginosa —el microbio responsable del malestar del astronauta Fred Haise en pleno vuelo— al espacio a bordo del transbordador espacial Atlantis. Allí, el Pseudomonas enseguida desarrolló biopelículas más densas y masivas que sus homólogas terrestres y exhibió lo que los científicos describieron como «una estructura de columna y dosel que no se ha observado en la Tierra».

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Basándose en otros estudios, las bacterias no solo se desarrollan en el espacio, sino que los cambios en su crecimiento y su conducta podrían hacer que los microbios fueran más difíciles de matar. En particular, la E.coli ha mostrado un aumento pronunciado en la resistencia a los antibióticos en órbita, un resultado derivado de un experimento llevado a cabo en 1982 a bordo de la estación espacial soviética Salyut 7.

Más recientemente, los astronautas Terry Virts y Jeff Williams tomaron muestras de ocho superficies en el interior de la Estación Espacial Internacional —entre ellas la mesa de comer, los cuartos de la tripulación y el compartimento de residuos e higiene— y enviaron las muestras a la Tierra para que las cultivaran.

«La ISS no es un entorno estéril», afirma Mulcahy. «Los astronautas limpian con regularidad, como harías en tu casa».

Cuando un grupo del Laboratorio de Propulsión a Chorro desarrolló microorganismos a partir de dichos cultivos y secuenció sus genes, descubrió que muchos de los cultivos, entre ellos nueve organismos patógenos, mostraban resistencia a múltiples antibióticos, como la penicilina. La secuenciación también reveló el riesgo de resistencia a más antibióticos, aunque todavía no se ha verificado de forma experimental, ni se ha demostrado que los viajes espaciales sean los culpables de potenciar dicha resistencia.

Con todo, aunque el Marte moderno sea estéril e inerte, mantener limpios los futuros hábitats humanos será fundamental, así como entender las mejores formas de luchar contra gérmenes terrestres que prosperen en microgravedad.

«¿Podremos averiguarlo todo con antelación? No, no sabemos mucho sobre por qué los patógenos provocan enfermedades en la Tierra», afirma Nickerson. «Pero es de gran importancia. Los microbios gobiernan nuestro mundo; nosotros somos meros actores en él».

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