La gravedad artificial proporciona protección parcial para la biología en el espacio


Los viajes espaciales a la Luna, Marte y más allá pueden exponer a los astronautas a condiciones extremas y causar posibles problemas de salud. Para prepararse para futuras misiones de larga duración, la NASA estudia cómo los efectos del espacio (cambios en la gravedad, la radiación y más) impactan en los «organismos modelo» u otros tipos de vida que son biológicamente similares a los humanos. Los nuevos hallazgos de un estudio con moscas de la fruta en la Estación Espacial Internacional sugieren que los viajes espaciales tienen un impacto en el sistema nervioso central, pero que la gravedad artificial proporciona una protección parcial contra esos cambios.

«La microgravedad plantea riesgos para el sistema nervioso central, lo que sugiere que se pueden necesitar contramedidas para los viajes espaciales de larga duración», dijo el Dr. Janani Iyer, científico del proyecto de la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades (USRA) en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California y un autor del artículo publicado hoy en Cell Reports. «A medida que nos aventuramos de regreso a la Luna y a Marte, la reducción de los efectos nocivos de la microgravedad será clave para mantener seguros a los futuros exploradores. Este estudio es un paso en la dirección correcta para explorar los efectos protectores de la gravedad artificial en el espacio y comprender la adaptación a las condiciones de la Tierra después de regresar del espacio».

Un primer plano de tres moscas de la fruta, utilizadas para la investigación científica tanto en la Tierra como en el espacio. Crédito: Centro de Investigación Ames de la NASA/Dominic Hart

Las moscas de la fruta son el organismo ideal para este tipo de investigación debido a sus similitudes con los humanos. Hay una cantidad significativa de superposición entre los procesos celulares y moleculares de las moscas y los humanos. Casi el 75% de los genes que causan enfermedades en los humanos son compartidos por las moscas de la fruta, lo que significa que cuanto más aprendemos sobre las moscas de la fruta, más información tienen los científicos para investigar cómo el entorno espacial puede afectar la salud humana. Las moscas también tienen una esperanza de vida mucho más corta: alrededor de dos meses y se reproducen en dos semanas. Las tres semanas que las moscas pasan en el espacio equivalen a unas tres décadas de la vida de un ser humano, lo que brinda a los científicos más información biológica en un lapso de tiempo más corto.

Entender la gravedad de la situación.

En este estudio, los científicos enviaron moscas a la estación espacial en una misión de un mes en una pieza de hardware recientemente desarrollada llamada Plataforma de gravedad variable multiuso (MVP), capaz de albergar moscas en diferentes niveles de gravedad. Las moscas en este hardware tenían acceso a alimentos frescos mientras vivían y se reproducían. Al usar compartimentos distintos, el MVP permitió separar diferentes generaciones de moscas. En la estación espacial, un grupo de moscas de la fruta experimentó una microgravedad similar a la de sus contrapartes humanas. Otro grupo estuvo expuesto a la gravedad artificial al simular la gravedad de la Tierra en la estación espacial usando una centrífuga, un instrumento que gira para simular la gravedad. Mientras estaban en la estación espacial, las cámaras en el hardware registraron el comportamiento de estos «flyonautas». En diferentes momentos, algunas de las moscas se congelaron y regresaron a la Tierra para estudiar su expresión genética.

Después de que las moscas regresaron a la Tierra, a bordo de una cápsula Dragon de SpaceX que se hundió en el Océano Pacífico, las moscas fueron devueltas a Ames para un análisis más detallado. A su llegada, los científicos de Ames trabajaron día y noche durante dos días para clasificar las moscas y realizar pruebas bioquímicas y de comportamiento. Se realizaron los mismos análisis en un conjunto de moscas mantenidas en la Tierra como un experimento de control, para proporcionar una línea de base para comparar los datos de los «flyonautas».

Este estudio fue uno de los primeros de su tipo en adoptar un enfoque integrado de cómo el entorno espacial afecta el sistema nervioso. Los científicos observaron el comportamiento de las moscas al observar el movimiento de las moscas mientras se movían en su hábitat, los cambios a nivel celular en el cerebro de las moscas, cómo las modificaciones de la expresión génica afectan el sistema nervioso y más. Los cambios observados se produjeron de muchas formas, algunas fáciles de ver simplemente mirando las cámaras incluidas en los compartimentos del MVP, otras que requirieron más estudio en el regreso a la Tierra. Los comportamientos estudiados incluyeron la actividad de las moscas en vuelo y la capacidad de escalar al regresar a la Tierra. Las moscas tienen una respuesta natural para subir a su contenedor cuando se golpean hacia abajo, y esto se usó como una prueba de sus habilidades después del vuelo. Las moscas en microgravedad fueron más activas que las de la gravedad artificial de la Tierra, pero también mostraron dificultades durante esta prueba de escalada después de regresar a la Tierra.

Un análisis más profundo sobre el terreno inmediatamente después del vuelo reveló cambios neurológicos en las moscas expuestas a la microgravedad. A medida que las moscas se acostumbraban a regresar a la Tierra después de su viaje, las moscas que experimentaron la gravedad artificial en el espacio envejecieron de manera diferente. Se enfrentaron a desafíos similares pero menos severos a los de las moscas que estaban en microgravedad.

Allanando el camino para futuros estudios.

Los resultados de este estudio sugieren que los vuelos espaciales causan estrés en las células de la mosca que conducen a impactos neurológicos y conductuales negativos, así como a cambios en la expresión génica en el cerebro de la mosca. Sin embargo, el uso de la gravedad artificial puede proporcionar un alivio temporal a las dificultades que la microgravedad en el espacio causa en el sistema nervioso de una mosca de la fruta, incluso si todavía hay complicaciones de salud a largo plazo.

Debido a que las moscas de la fruta y los humanos son organismos muy diferentes, a pesar de sus superposiciones genéticas, estos resultados no pueden hablar directamente de lo que experimentarán los humanos durante su vida en el espacio, pero allanan el camino para que los científicos hagan un seguimiento al diseñar formas de proteger a los astronautas como viajan a destinos con una variedad de niveles de gravedad en el futuro.

«Con las próximas misiones de espacio profundo de larga duración, donde los astronautas estarán expuestos a diferentes niveles de gravedad, es imperativo que comprendamos los impactos de la gravedad alterada en la función neurológica», dijo el Dr. Siddhita Mhatre, científico principal de KBR Wyle. en Ames y autor del artículo publicado. «Si podemos usar la gravedad artificial para retrasar los déficits relacionados con el espacio, tal vez podamos extender los plazos de las futuras misiones. Y las moscas en el espacio, junto con los astronautas, ayudarán a promover nuestros esfuerzos para mantener a los astronautas saludables».

Con información de Centro Espacial Goddard

Deja una respuesta

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Salir /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Salir /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Salir /  Cambiar )

Conectando a %s

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.