¿Cómo cambia tu cuerpo en el espacio exterior? La NASA comparte los primeros resultados de estudios ómicos en gemelos

 

La NASA hace públicos resultados preliminares del The Twins Study, un proyecto enmarcado dentro del Human Research Program, cuyo objetivo principal es averiguar cómo afecta al cuerpo humano viajar al espacio exterior. ¿Supone lo mismo un billete de ida y vuelta a la Luna que pasar 3 años en Marte?

La NASA
Figura 1. La NASA (USA). Fuente: pixabay.

La respuesta es NO. Para demostrarlo el astronauta Scott Kelly estuvo viviendo durante 1 año en la International Space Station (ISS), convirtiéndose en el primer hombre en realizar un viaje de semejante duración. Su gemelo idéntico, Mark E. Kelly permaneció en la Tierra.

Estación Espacial Internacional
Figura 2. Estación Espacial Internacional (ISS, del inglés International Space Station)

Aunque los gemelos idénticos poseen prácticamente el mismo material genético, su salud puede verse afectada diferencialmente debido a diferencias ambientales como la dieta o el ejercicio. Los astronautas siguen una dieta estricta y baja en calorías basada en congelados y cumplen con un riguroso programa de ejercicios para evitar el deterioro de huesos y músculos. Además, están sometidos a cambios gravitacionales, expuestos a la radiación espacial, confinados en un ambiente cerrado y reducido, aislados de sus seres queridos y obligados a compartir las 24 horas con otros compañeros que no han sido elegidos por ellos sino por su jefe. Visto desde este ángulo resulta casi imposible que nuestro cuerpo no se vea afectado, ¿pero cómo? Las muestras, pruebas y datos obtenidos de ambos gemelos antes, durante y después de la misión fueron comparados y analizados desde diferentes perspectivas, como si de las piezas de un puzzle se tratasen. Cada una es informativa por sí misma, pero sólo tras examinarlas e integrarlas todas seremos capaces de admirar la obra final. 

futuros planetas
Figura 3. Composición futurística de otro planeta. Fuente: pixabay.

Por un lado, Chris Mason PhD  y su equipo han revelado que, en el espacio, la metilación del ADN de los glóbulos blancos extraídos de la sangre de Scott estaba aumentada. Este proceso regula los genes que se activan o se desactivan en cada momento, resultando en alteraciones a nivel proteico y, por consiguiente, metabólico. Estos cambios en la metilación pueden detectarse nada más se entra en el espacio y algunos de ellos persisten temporalmente una vez se ha vuelto a la Tierra. Así pues, los viajes espaciales modifican nuestra expresión génica en vistas a una mejor adaptación de nuestro cuerpo a este nuevo entorno.

“Las especies que sobreviven no son las más fuertes, ni las más rápidas, ni las más inteligentes, sino aquellas que se adaptan mejor al cambio” – Charles Darwin, padre de la evolución por selección natural.

metilación ADN
Figura 4. Metilación del ADN. Fuente: pixabay.

Algunas de estas alteraciones incluyen el incremento en los niveles de ciertos lípidos indicativos de inflamación en el astronauta, o el aumento de la hormona IGF-1, involucrada en la salud de los músculos y huesos. De hecho, la formación ósea de Scott comenzó a declinar pasados 6 meses del inicio de la misión.

“Mucha gente me pregunta si sentí a Dios en el espacio. Y lo cierto es que no. El espacio es un lugar silencioso, oscuro, estéril, muerto. En cambio, cuando miras a la Tierra, ves la complejidad de la vida. Si Dios existe, desde luego está en la Tierra, no en el espacio.” – Mark Shuttleworth, (n. 18 de septiembre de 1973 en Welkom, Sudáfrica). Informático, filántropo, empresario y primer cosmonauta Sudafricano.

Además, los glóbulos blancos de ambos gemelos fueron secuenciados tanto a nivel genómico (ADN) como transcriptómico (ARN, un intermediario que se forma en la transición de ADN a proteína). A nivel genómico, los gemelos presentaban cientos de mutaciones únicas que entraban dentro de la normalidad. Sin embargo, a nivel transcriptómico se encontraron diferencias en la expresión de más de 200.000 ARNs, las cuales están en proceso de ser estudiadas.

despegue de cohete
Figura 5. Despegue de un cohete espacial. Fuente: pixabay.
organización del material genético
Figura 6. Organización del material genético. De los cromosomas al ADN.

 

Por otro lado, Susan Bailey y sus colaboradores reportaron que la longitud telomérica (estructuras localizadas en los extremos de los cromosomas y que se van reduciendo con la edad) de los cromosomas de los glóbulos blancos aumentó durante la estancia de Scott en el espacio. Este hecho podría estar asociado al ejercicio diario y la dieta hipocalórica. No obstante, dicha longitud volvió a acortarse una vez el astronauta regresó a casa.

 

Finalmente, el equipo liderado por Fred Turek estudió el microbioma del tracto digestivo (conjunto de microorganismos que habitan naturalmente nuestros intestinos ayudándonos en la digestón) de ambos hermanos antes y después del viaje, observando diferencias en las especies encontradas en las muestras del astronauta. Al analizar el microbioma de Scott en Tierra y en el espacio descubrieron un incremento en la proporción natural de los 2 grupos bacterianos dominantes (i.e., Firmicutes and Bacteroidetes). Nuevamente, este desequilibrio desapareció al volver a la Tierra.

E.coli
Figura 7. E.coli, una de las bacterias predominantes en nuestro tracto digestivo.

La NASA confía en que estos estudios genéticos permitan a los astronautas emprender y completar la futura misión a Marte y otros futuros viajes de larga duración de manera segura y exitosa. Además, el estudio de cómo diferentes factores estresantes influyen en la metilación podría resultar útil en el desarrollo de nuevos tratamientos y medidas preventivas en la Tierra, ya que este tipo de cambios químicos están presentes en el envejecimiento, el cáncer y en muchos otros tipos de procesos biológicos.

Se prevé la publicación íntegra de resultados durante este año de 2018, una vez se hayan integrado los descubrimientos procedentes de los distintos grupos. Si las piezas ya resultan interesantes, ¿cómo será tener el puzzle al completo?

“¿Qué estamos haciendo aquí? Estamos alcanzando las estrellas” –  Sharon Christa Corrigan McAuliffe (2 de septiembre de 1948, Boston, Massachusetts, Estados Unidos – 28 de enero de 1986, en el accidente del Transbordador espacial Challenger) fue profesora de escuela secundaria y astronauta de la NASA.

El universo es un lugar vacío, inhóspito y lleno de peligros pero también asombroso, revelador y repleto de posibilidades. ¿Hasta dónde llegarías para poder señalar tu casa desde el espacio?

Bibliografía

  1. NASA Human Research Project https://www.nasa.gov/hrp

Almudena Devesa Peiró

Almudena Devesa Peiró, es Graduada en Biología por la Universidad de Valencia y postgraduada en Ciencias Forenses y Bioinformática. Motivada por su curiosidad y pasión por la ciencia, ha efectuado estancias en laboratorios de Australia, Suiza, Uruguay y España y obtenido el Premio a la Excelencia Académica. Actualmente está realizando el doctorado como parte del Departamento de Medicina Reproductiva Genómica y de Sistemas de la Fundación Instituto Valenciano de Infertilidad (IVI-RMA). Contacta a través de: equipoinspira@inspirabiotech.com

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