Uno de ellos lo denominan ARCHer (arquero) y consistirá en analizar cómo afecta el viaje espacial a los patrones de sueño, la actividad y el estrés. Para monitorizarlo, llevarán una pulsera (actígrafo) que registrará los movimientos, actividad y patrones sueño-vigilia durante toda la misión. Además, recopilarán datos y encuestas de desempeño conductual antes y después de la misión. Los resultados se utilizarán para comprender cómo afectan el aislamiento y el estrés de un viaje espacial en la mente, el sueño y el estrés de los astronautas, lo que ayudará a la NASA a optimizar el rendimiento humano para la próxima era de exploración en la Luna.

Otro tipo de experimentos tienen que ver con biomarcadores inmunitarios, estudiar cómo el espacio puede afectar a nuestro sistema de defensa. Parar ello, los tripulantes se tomarán muestras de saliva y sangre antes y después de su viaje, para evaluar los cambios a lo largo del tiempo. Durante el viaje, recogerán saliva seca que se depositará en un papel especial en pequeños cuadernillos de bolsillo, ya que el equipo necesario para conservar muestras de saliva húmeda en el espacio —incluida la refrigeración— no estará disponible debido a las limitaciones de volumen. Con estos datos se espera comprender mejor cómo las hormonas del estrés, los virus y las células pueden verse afectados por las condiciones de vuelo. Se quiere estudiar, por ejemplo, cómo se reactivan los virus latentes en el cuerpo de los astronautas en el espacio (algo que ya se había comprobado en misiones anteriores, pero aún no se conocen los detalles de este fenómeno).

El astronauta de la NASA Randy Bresnik se prepara para recoger una muestra de saliva seca a bordo de la Estación Espacial Internacional. Fuente: NASA

También se quiere estudiar cómo afecta la radiación cósmica y la microgravedad a la salud de los astronautas. Para ello se realizará un experimento denominado AVATAR (A Virtual Astronaut Tissue Analog Response, Respuesta de Tejidos Análogos de un Astronauta Virtual). Consiste en un dispositivo llamado “órgano en un chip” (organ-on-a-chip) a modo de un astronauta virtual por cada uno de los miembros de la tripulación.

Los resultados podrían tener beneficios de gran alcance y contribuir al avance de la medicina personalizada del futuro. Para ello, se han obtenido muestras de células de la médula ósea cada tripulante, y se han cultivado en un chip del tamaño de una memoria USB. Así, se ha obtenido una pequeña médula ósea artificial con las características de cada uno de ellos, son réplicas o avatares de cada astronauta. Estos dispositivos se expondrán a la radiación durante el vuelo y los resultados se compararán con replicas similares una vez que vuelvan de la misión. Mediante técnicas de secuenciación de ARN compararán cómo ha influido el viaje espacial en la expresión de los genes de dichas células.

AVATAR: un chip de órgano para realizar experimentos de médula ósea en el espacio. Fuente: NASA

La médula ósea es responsable de producir glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Es una muestra ideal para diagnosticar enfermedades y evaluar la respuesta del sistema inmunitario a los tratamientos. Esta es la primera vez que estos chips de órganos personalizados, adaptados a la tripulación de astronautas, viajarán más allá de la órbita terrestre. Un objetivo clave de esta investigación es validar si estos chips de órganos pueden servir como herramientas precisas para medir y predecir las respuestas humanas al estrés de manera personalizada.

Los astronautas del Artemis II Jeremy Hansen, Victor Glover, Reid Wiseman, y Christina Koch. Fuente: NASA

Además, la tripulación ha proporcionado muestras biológicas, incluyendo sangre, orina y saliva, para evaluar su estado nutricional, salud cardiovascular y función inmunológica, desde aproximadamente seis meses antes del viaje hasta un mes después de su regreso. También participarán en pruebas y estudios para evaluar el equilibrio, la función vestibular, el rendimiento muscular, los cambios en su microbioma, así como la salud ocular y cerebral. Durante su estancia en el espacio, la recopilación de datos incluirá una evaluación de los síntomas del mareo. Tras el aterrizaje, se realizarán pruebas adicionales de movimientos de cabeza, ojos y cuerpo, entre otras tareas de rendimiento funcional.

Además de todo esto, a bordo de Artemis II viajan al espacio cuatro experimentos adicionales en forma de CubeSats de varias agencias internacionales (Alemania, Corea del Sur, Arabia Saudita y Argentina): demostraciones tecnológicas y experimentos científicos de pequeño tamaño, pero de gran potencia. El experimento ATENEA recopilará datos sobre las dosis de radiación en función de diversos métodos de blindaje, medirá el espectro de radiación alrededor de la Tierra, recopilará datos GPS para ayudar a optimizar el diseño de futuras misiones y validará un enlace de comunicaciones de largo alcance. TACHELES recopilará mediciones sobre los efectos del entorno espacial en los componentes eléctricos de los vehículos lunares. El K-RAD CUBE utilizará un dosímetro con material similar a un tejido humano, con el fin de medir la radiación espacial y evaluar los efectos biológicos a diversas altitudes. Por último, el experimento SHMS medirá aspectos del clima espacial a diversas distancias de la Tierra.

Todos estos experimentos servirán para proteger mucho mejor a los astronautas que viajen a la Luna en el futuro. Por ejemplo, se podrían buscar medidas para atajar sus problemas de sueño o trajes que protejan mejor de la radiación. Los resultados servirán para futuras intervenciones, tecnologías y estudios que ayuden a predecir la adaptabilidad de las tripulaciones en una misión a la Luna o incluso a Marte.

Quizá uno de los primeros experimentos sobre qué les pasa a  las bacterias cuando viajan al espacio lo hicieron los rusos. El primer artículo que he podido encontrar sobre el tema es de un tal Zaloguyev y col. de 1984 publicado en Dokl Akad Nauk SSSR (1). El artículo está en ruso, pero el Departamento de Defensa de la EE.UU. es muy majo y te da acceso a una traducción del abstract en inglés (de cuando la carrera espacial y los espías norteamericanos traducían al inglés lo que publicaban los rusos y se lo pasaban a sus científicos de la NASA).

El artículo resume los resultados que realizaron en julio de 1982 en la estación espacial rusa Salyut 7 en la misión Soyuz T6. Compararon el comportamiento en el espacio de varias cepas de bacterias Gram negativas: dos aisladas de uno de los propios cosmonautas (Escherichia coli y Staphylococcus aureus) y otras dos cepas de colección de laboratorio (otro Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa). Comprobaron que las bacterias en el espacio tenían la pared celular más gruesa y, probablemente por ello, eran más resistentes a los antibióticos.

El artículo te lo puedes descargar de la página del Departamento de Defensa de los EE.UU.

Después de este trabajo se han realizado otros muchos, bien en las estaciones espaciales o en la Tierra en condiciones de microgravedad en otras bacterias como Burkholderia cepacia, Salmonella typhimurium, Vibrio cholerae, o Bacillus subtilis, en levaduras como Candida albicans y Saccharomyces cerevisiae, o en el alga verde unicelular Chlorella pyrenoidosa.

Ahora se acaba de publicar el último trabajo sobre cómo influye a las bacterias el crecer y multiplicarse en un ambiente de microgravedad durante un vuelo espacial (2). Las bacterias son muy pequeñas para que les afecte directamente la microgravedad, pero parece ser que lo que sí les influye son los cambios que ocurren en la capa de líquido que les rodea. Para ello, enviaron unas Escherichia coli (en concreto, la cepa de laboratorio ATCC 4157) a la Estacional Espacial Internacionaly las cultivaron a 30ºC durante 49 horas a distintas concentraciones del antibióticos gentamicina. Los mismos experimentos, en las mismas condiciones (excepto la gravedad), se realizaron en la Tierra. Se compararon así diferencias en el crecimiento de las bacterias, tamaño de las células, grosor de la envoltura celular, ultraestructura y morfología del cultivo.

El astronauta de la NASA Rick Mastracchio muestra el incubador donde se han realizado los experimentos con Escherichia coli en la Estación Internacional Espacial (Fuente: referencia 2).

Aunque en principio las bacterias parecían crecer a la misma velocidad, el número de células al final del experimento fue 13 veces mayor en el espacio respecto al experimento en la Tierra. Además, el tamaño medio de las células crecidas en el espacio fue un 37% menor del volumen de los controles terrestres. En el espacio las bacterias reducen su tamaño. También comprobaron, como ya vieron los rusos en la Salyut 7, que el grosor de la pared celular en las bacterias del espacio era mayor que en las  crecidas en la Tierra, entre un 25 y un 43% más gruesa.  Además, las bacterias espaciales liberaron más vesículas de membrana que las terrícolas. Todo esto puede estar relacionado con la activación de los mecanismos de resistencia a los antibióticos en condiciones de microgravedad, en el espacio.

Imagen de Escherichia coli en el microscopio electrónico de transmisión. Izquierda, las bacterias crecidas en la Tierra. Derecha, las bacterias crecidas en el espacio. Las bacterias en el espacio son más pequeñas, tienen la pared celular más gruesa e irregular y liberan más vesículas de membrana que cuando son crecidas en nuestro planeta. (Fuente: referencia 2).

Por último, comprobaron que las bacterias en la Tierra crecían de forma homogéneamente distribuidas, mientras que en el espacio tendían a formar grumos. Esto, que también se había comprobado en otros experimentos anteriores con otros microorganismos, puede estar relacionado con una mayor capacidad de las bacterias para formar biofilms en el espacio.

Arriba, las bacterias crecidas en la Tierra. Abajo, las bacterias crecidas en el espacio. Las bacterias espaciales tienden a formar grumos y a agregarse. (Fuente: referencia 2).

Entender cómo afecta el viajar al espacio a las bacterias es muy interesante, al fin y al cabo, nosotros mismos estamos repletos de bacterias. 

Quizá también te puede interesar:

– ¿Qué les pasa a tus bacterias cuando vas al espacio?

(1) Zaloguyev y col. [Structural and functional changes in
bacterial cells during space flight] Dokl Akad Nauk SSSR. 1984;278(5):1236-7.

 (2) Zea y col. Phenotypic Changes Exhibited by E. coli Cultured in Space. Front Microbiol. 2017;8:1598. doi: 10.3389/fmicb.2017.01598.