La subsistencia lejos de la Tierra involucra múltiples desafíos. Recientemente, un equipo de científicos que trabaja junto a la NASA dio cuenta de ello, al revelar un hecho poco conocido. ¿Sabías que hay bacterias en la Estación Espacial Internacional (EEI) bloqueando sus sistemas de recuperación de agua y obstruyendo las cañerías? La problemática no es trivial, ya que pone en riesgo la salud de los astronautas y daña instrumentos científicos esenciales.
El laboratorio orbital que habitan integrantes de diversas agencias internacionales no está precisamente cerca. Se encuentra a unos 400 kilómetros de altitud, una distancia similar a la que separa Madrid de Málaga. Amén de la lejanía y la ingravidez, se replican allí ciertos eventos típicos de nuestro planeta, entre ellos la formación de hongos en reductos húmedos. “En cuanto a la morfología de las biopelículas que analizamos en la EEI, no encontramos diferencias significativas en comparación con las de la Tierra”, comenta en diálogo con Hipertextual Pamela Flores, investigadora de la Universidad de Colorado, en Estados Unidos.
Nacida en Guatemala, la experta en microbiología es parte de un proyecto que plantea una solución para combatir la formación de bacterias en la Estación Espacial Internacional. En la iniciativa también participan especialistas del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), y del Centro de Investigación Ames de la NASA. Luego de las primeras pruebas realizadas en el espacio, proponen utilizar un lubricante que impide la formación de las sustancias nocivas. Aunque tal ingenio no ostenta la grandilocuencia de los poderosos cohetes, podría ser crucial para las futuras misiones con destino a la Luna y Marte.
Bacterias en la Estación Espacial Internacional: ¿en qué consiste el plan para erradicarlas?
Las biopelículas —este es el término técnico para referir a las bacterias en la Estación Espacial Internacional, según Flores— han generado problemas de consideración. Los tubos y filtros que se emplean para la recuperación de agua se obstruyen, lo que obliga a enviar las mangueras a la Tierra para su limpieza.
Esos esfuerzos son costosos: viajes mediante, las tareas de mantenimiento suponen inversiones millonarias para las agencias gubernamentales. Ahora bien, ¿por qué no limpian o reemplazan los componentes afectados in situ, en lugar de enviarlos de regreso? Según indica la experta de la Universidad de Colorado, los astronautas de la Estación Espacial Internacional “no disponen de espacios especializados, ni de la maquinaria necesaria para la limpieza”. Además, explica que realizar esas actividades en el espacio “podría representar un riesgo de contaminación para otras áreas”.
¿Cuáles son los peligros asociados a la presencia de bacterias en la Estación Espacial Internacional?
Por un lado, se presenta el riesgo de degradación y corrosión de los materiales. Esto podría llevar a fallas de funcionamiento en los equipos, que según donde estén creciendo las biopelículas podría ser problemático para toda la Estación. Por otro lado, surgen problemas respecto a la salud de los astronautas. Esto depende de qué hongos estén presentes, pero pueden causar infecciones de piel, alergias o infecciones respiratorias. Por lo demás, el mayor problema para la salud son las esporas. En un ambiente cerrado como el de la Estación Espacial Internacional, eso es realmente peligroso.
En el caso del riesgo de salud asociado a las biopelículas bacterianas, hay variedades que normalmente no causan enfermedades. Pero cuando hay un sistema inmune bajo —como el de los astronautas— pueden causar infecciones, algunas virulentas.
¿Esas formaciones se generan de un modo distinto en el espacio, en comparación a lo que ocurre en la Tierra? ¿Qué han descubierto en las pruebas realizadas en la EEI?
Las biopelículas bacterianas de la variedad Pseudomonas aeruginosa crecieron menos en microgravedad que en la Tierra. Esto porque las muestras las crecimos en un medio rico en nutrientes. Nuestra hipótesis es que las células (individuales y no en biopelículas) agotaron los nutrientes del medio con rapidez, y así limitaron el crecimiento de la biopelícula.
En cambio, la microgravedad sí tuvo deferentes efectos sobre las biopelículas de hongos de Penicillium rubens. Esto según el tiempo de incubación y el material sobre el cual crecieron. En la mayoría de los casos, no hubo diferencias significativas al comparar muestras de Tierra con las del espacio. Aunque, por el momento, no podemos generalizar el efecto que la microgravedad tendrá en el crecimiento de los hongos en el espacio.
¿En qué consiste la solución que proponen para eliminar las bacterias en la Estación Espacial Internacional?
Utilizamos una superficie impregnada con lubricante, LIS (por Lubricant Impregnated Surface). Encontramos que redujo la cantidad de biopelículas adheridas en la superficie a comparación de otros materiales como el acero inoxidable. No sabemos con certeza el mecanismo de acción por el cual el crecimiento bacteriano fue inhibido, pero estimamos que inhibe la adhesión de las bacterias.
En las pruebas observamos que las muestras de LIS tienen una capa fina de ácidos nucleicos (ADN y/o ARN) en donde no hay una biopelícula. Nuestra hipótesis es que la carga negativa repele a las bacterias en la Estación Espacial Internacional debido a la carga negativa de su membrana. Por eso proponemos la repulsión iónica como uno de los mecanismos de inhibición. Además, si este fuera el caso, para el futuro proponemos utilizar superficies con ADN/ARN inmovilizado o superficies polarizadas que podrían dar resultados similares o incluso mejores.
Por otra parte, en el experimento con hongos, usamos pequeñas púas similares al pasto, sin lubricante. En ese caso, también se reduce la formación en la superficie, en relación con otros materiales como acero inoxidable o fibra de carbono. Eso ocurre tanto en la Tierra, como en el espacio en microgravedad. En el futuro y con más investigación, si lográsemos descubrir el mecanismo de inhibición, por ejemplo, si fuera debido a la carga de la superficie, podríamos inhibir el crecimiento de los hongos utilizando un método más sencillo y generalizado como polarizar la superficie.
En un informe que publica el MIT, mencionan que los resultados fueron sorpresivos por el hecho de que el lubricante funcionó con más eficiencia en el espacio, que en la Tierra. ¿Hay una explicación para ello?
Una de las hipótesis que barajamos es que en microgravedad podría ser más fácil que el lubricante se extienda sobre la biopelícula. Quizás así esté impidiendo el transporte de nutrientes. Por lo demás, la inhibición del crecimiento e inhibición de la adhesión bacteriana también se observaron en la Tierra.
La importancia del trabajo multidisciplinario
El método que consiste en cubrir las superficies con ácidos nucleicos para prevenir la acumulación de biopelículas mostró resultados asombrosos. En las pruebas realizadas en la Tierra, la formación microbiana se redujo en un 74 %. Sorprendentemente, las muestras tomadas en la Estación Espacial Internacional mostraron una reducción aún más drástica, del 86 %.
El amplio equipo detrás del proyecto Space Biofilms es dirigido por el Doctor Luis Zea, de la Universidad de Colorado, en el que participa Flores. Al respecto, la microbióloga destaca la relevancia de la cooperación multidisciplinaria, en este caso para proponer una solución a la presencia de bacterias en la EEI.
"Esa modalidad es crucial, porque diferentes puntos de vista permiten el diseño de experimentos y análisis más completos. De esa forma, podemos generar hipótesis más robustas. También porque permite realizar diferentes tipos de análisis en las muestras, ya que cada quien contribuye con un set de habilidades diferente", remarca. “Como científica molecular, necesito del trabajo de ingenieros aeroespaciales, mecánicos, eléctricos, etcétera, para diseñar y fabricar el hardware que será utilizado para el experimento”.
¿Qué pasos siguen para que el lubricante y otras soluciones propuestas por el grupo se apliquen en la Estación Espacial Internacional? Tanto Flores como sus compañeros subrayan la necesidad de hacer más experimentos, a fin de comprobar los resultados de las primeras pruebas. “Nuestras ideas podrían ser utilizadas en la fabricación de los componentes de las futuras estaciones espaciales comerciales”, concluye con evidente entusiasmo.
Al respecto, cabe recordar que la actual Estación —que, entre otras agencias, gestionan la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA)— llegará al final de su vida útil en 2030. Hasta entonces, es un ámbito propicio para realizar pruebas en condiciones de gravedad cero. La propuesta para combatir las bacterias en la Estación Espacial Internacional también será clave para los futuros asentamientos en la Luna, paraje al que la agencia estadounidense prevé enviar humanos hacia fines de 2025.