¿Cómo será la genética de los exploradores del espacio?

El principal obstáculo para colonizar otros planetas no está en la tecnología, sino en su propio cuerpo. Con el tiempo, la ciencia podrá crear habitáculos habitables y buscar métodos para obtener el agua y alimento necesarios para vivir, pero es difícil que pueda modificar la gravedad de un planeta entero y evitar el daño que esta produce en nuestro cuerpo.

Nuestro planeta tiene un tamaño concreto y ejerce una fuerza gravitatoria constante que nos mantiene pegados al suelo. Este hecho ha influido en la vida que se ha generado en la Tierra, y hace que todos los seres vivos realmente estemos adaptados a la gravedad terrestre. Si nuestro planeta cambiara de tamaño y la fuerza gravitatoria se hiciera más o menos intensa, empiezan a surgir enfermedades y problemas que serían endémicos de aquellos que colonizan otros planetas o viajan en la nave espacial.

Para los largos viajes espaciales, los científicos ya están pensando soluciones. Por ejemplo, han diseñado naves cilíndricas, que empiezan a girar sobre sí mismas como una peonza. En su interior, la fuerza centrífuga del giro nos mantendrá pegados al suelo de la nave, simulando una gravedad artificial similar a la terrestre. Pero este tipo de soluciones pueden funcionar para una nave, pero no para un planeta entero.

Por eso, el problema se está planteando desde el punto de vista médico. Puede que la mutación de algún gen, o un nuevo fármaco, pueda hacernos más resistentes a la gravedad y mejore los viajes espaciales. Pero para lograrlo, antes debemos entender el efecto exacto de la gravedad en el ser humano, y nuestro mejor aliado actualmente son… unos gusanos.

Astronautas y otros animales

No nos equivoquemos. Los astronautas son, por definición, los mejores conejillos de indias para conocer el efecto de la falta de gravedad en el ser humano. Ellos han podido pasar meses en el espacio, siendo capaces de medir su estado de salud durante el viaje gracias a los médicos de la tripulación.

Cuando empezaron los primeros viajes espaciales de larga duración, los científicos notaron que nuestros cuerpos no llevaban bien el flotar todo el día. Los músculos y huesos se fortalecen al sostener nuestro peso, por lo que en condiciones de baja gravedad se debilitan. Esto lleva a estos astronautas a no poder sostenerse por su propio pie al llegar a tierra. Este efecto puede ser corregido con entrenamiento, pero hay otros síntomas más complicados de revertir. Por ejemplo, nuestro sistema cardiovascular está acostumbrado al peso y viscosidad de nuestra sangre. En el espacio, la sangre no circula igual y puede provocar enfermedades cardíacas.

Pero realmente sabemos poco más. El motivo es que los astronautas no son buenos sujetos de estudio, porque son pocos los que suben al espacio y no representan a la población normal. Enviamos al espacio a gente joven, entrenada y saludable; precisamente para contrarrestar estos efectos. Si queremos estudiar los efectos de la gravedad en futuros colonos, tendríamos que añadir mujeres embarazadas, niños y ancianos, y mantenerlos en baja gravedad durante años. Como no es viable, la siguiente mejor solución es ver qué pasa en otros animales de experimentación.

Se han llevado todo tipo de animales al espacio, desde perros hasta ratones, pero siempre en una pequeña cantidad, ya que el peso de los cohetes está muy limitado. Llevar a una camada de ratones durante unos meses implica llevarlos tanto a ellos como a su comida, y buscar maneras de eliminar los residuos.

Así que, si queremos estudiar grandes cantidades de animales en su solo viaje, con un ciclo de vida corto para poder ver su vejez y juventud, y que no consuman demasiado alimento, una buena solución es llevar gusanos. En concreto, el Caenorhabditis elegans. Este nematodo mide un milímetro de longitud, vive a temperatura ambiente, y se alimenta de microorganismos. Un vivero con estos gusanos no ocupa mucho, y puede ser cuidado muy fácilmente.

Además, esta especie de gusano es muy conocida dentro de la biología. Se ha descrito todo su genoma, y tiene sus propios sistemas musculares y sanguíneos que, si bien no tienen mucho que ver con el de los vertebrados, permiten hacer comparaciones interesantes.

El salto del gusano al humano es complicado, pero no hay que perder de vista el objetivo final: conocer el efecto exacto de la gravedad en los seres vivos. Si encontramos un gen alterado por la gravedad, o una proteína en una proporción anormal en estos gusanos, tendremos una pista que poder comprobar en los siguientes astronautas o con otros animales, y podemos empezar a pensar en las terapias anti-gravedad.

En un estudio publicado esta semana, un equipo de la Universidad de Exeter ha enviado gusanos con este fin a la Estación Espacial Internacional. Tras una excursión de varios meses, se ha podido comparar el ADN de estos gusanos con los terrestres. Y no han encontrado uno o dos genes diferentes, sino mil de ellos.

Una aguja en un pajar

Que estos genes estén alterados en estos gusanos no implica necesariamente que estén mutados. Existen cambios epigenéticos, que hacen que un gen se lea más o menos veces por parte de la célula. En este estudio se ha comparado la actividad de cada gen existente del Caenorhabditis elegans, encontrando mil cambios diferentes.

No todos los cambios son igual de importantes. La mayoría son alteraciones pequeñas y sutiles, que rápidamente pueden revertirse en tierra. Pero unos pocos genes sí que se alteraban lo suficiente como para provocar cambios fisiológicos importantes.

A este punto, debemos empatizar con estos gusanos espaciales, y pensar por un momento si estos cambios genéticos no son debidos al estrés. Subir y bajar del espacio conlleva una serie de movimientos, cambios de temperatura, y diferencias de presión inimaginables. Fácilmente estas condiciones pueden estresar a los gusanos, y sufrir cambios al compararlos con unos gusanos que viven tranquilamente en el terrario del laboratorio.

Pero para descartar este efecto, los científicos hicieron algo completamente diferente. Si ya tenían gusanos con baja gravedad, probarían a someter a un nuevo grupo de gusanos a la vida con alta gravedad. Para lograrlo, eran introducidos en una centrífuga especial, que gira a la velocidad adecuada para empujar a los gusanos al fondo y hacerlos vivir en condiciones de gravedad similares a las que tendrían los colonizadores en un planeta más grande que la Tierra.

Ahora era posible comparar gusanos con alta y baja gravedad, e igualmente estresados. Y lo que es más importante: se puede buscar genes que cambian según la fuerza de la gravedad. Por ejemplo, si algún gen se activa mucho en baja gravedad y se desactiva en alta gravedad, sería una señal inequívoca de que la gravedad, y no el estrés, es el responsable de estos cambios en su genética.

De los mil genes iniciales, solo unos pocos cumplen esta condición. El más relevante y cuya actividad cambia más con la gravedad no tiene que ver con el desarrollo muscular, sino con el cerebro. El gen daf-16/FOXO está implicado en estrés, pero también en la vejez y el desarrollo cerebral, regulando en los mamíferos que las nuevas neuronas que se forman vayan al lugar correcto. Parece que la gravedad tiene un efecto en él, haciendo que las neuronas se desplacen más o menos rápido durante el desarrollo, algo que habría sido imposible de notar en los astronautas.

Estos resultados son preliminares, y deben confirmarse si también suceden en mamíferos, y en especial en los humanos. Aun así, este estudio muestra un punto ciego que no habíamos notado. La falta de gravedad no afecta demasiado a la gente joven que mandamos al espacio, pero puede que no pase lo mismo si nos acompaña toda la familia.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Los cambios en epigenética pueden cambiar a lo largo de la vida de una persona, regulando la actividad de los genes mediante factores externos. Estos cambios suelen considerarse en cierto sentido reversibles. Por eso, un cambio epigenético en condiciones de gravedad alterada se podría recuperar al llegar a tierra, pero si permanecemos años en esta condición, el cambio puede ser más importante. De ahí, la importancia del estudio.

REFERENCIAS:

• Willis, Craig R. G., et al. “Comparative Transcriptomics Identifies Neuronal and Metabolic Adaptations to Hypergravity and Microgravity in Caenorhabditis Elegans.” IScience, vol. 0, no. 0, Elsevier, Nov. 2020
• Demontis, Gian C., et al. “Human Pathophysiological Adaptations to the Space Environment.” Frontiers in Physiology, vol. 8, no. AUG, Frontiers Media S.A., 2 Aug. 2017