¿Las misiones a Marte podrían hacer que los humanos enfermen?

Nadie quiere arriesgar contagiarse en el espacio. El regreso a casa puede ser complicado, los suministros médicos son limitados, las tripulaciones no pueden tratar todas las complicaciones que puedan surgir y un sólo astronauta infectado podría poner en peligro una misión completa.

Esto es especialmente cierto para cualquier futura misión humana a Marte, en la cual un astronauta resfriado estaría por lo menos a 53 millones de kilómetros de la farmacia comercial más cercana. Y mientras los astronautas que se dirigen al espacio ya toman una tonelada de precauciones para reducir el riesgo de enfermedad, ¿qué sucede si llegamos al planeta rojo y encontramos una nueva fuente de infecciones?

Nadie sabe si Marte alberga vida microbiana hoy. Pero si el planeta está habitado por más que simples robots, esas criaturas podrían ser organismos unicelulares escondidos bajo tierra, donde estarían protegidos de la radiación severa y posiblemente prosperen cerca de sistemas geotérmicos enterrados que proporcionan agua, nutrientes y energía.

El problema es que las personas también pueden querer aprovechar los recursos subterráneos del planeta, lo que podría exponerlos a posibles gérmenes marcianos. Y según los estudios de microbios terrestres, hay signos preocupantes de que algunas bacterias se comportan de manera especialmente extraña en el espacio. Comprender cómo cambian estas reacciones patógeno-huésped durante el vuelo espacial es crucial para los viajes de larga duración, como los meses o años que llevaría completar una misión humana a Marte.

"Es mejor que averigüemos qué están haciendo los microbios en respuesta al entorno de los vuelos espaciales antes de que simplemente se envíe a los humanos a un vuelo a largo plazo", dice Cheryl Nickerson, de la Universidad Estatal de Arizona.

Detección de infección

En los años sesenta y setenta, al menos dos misiones de Apolo se vieron afectadas por miembros de la tripulación enfermos. En 1968, el comandante del Apollo 7, Wally Schirra, padeció de un resfrío 15 horas después del lanzamiento. Lo compartió rápidamente con sus compañeros de tripulación, cada vez más enojados e irritados y avivó lo que se ha descrito como "un mini-motín".

Más tarde, antes del lanzamiento de la infame misión Apollo 13 en 1970, al menos un miembro de la tripulación fue reemplazado debido a la exposición al sarampión. Luego, durante el vuelo, una infección del tracto urinario se desarrolló en el miembro de la tripulación Fred Haise, fue dolorosamente sin tratamiento, y progresó a una infección renal a largo plazo.

Para reducir el riesgo de enfermedades fuera del mundo, las agencias espaciales primero ponen en cuarentena a sus astronautas. Las pautas actuales de la NASA dictan que siete días antes del lanzamiento, los astronautas ingresan a una instalación donde el contacto se limita a los miembros de la familia y al personal de apoyo aprobados. En la práctica, eso puede sumar entre 40 y 50 personas, dice la astronauta Samantha Cristoforetti, quien ha sido puesta en cuarentena en el Cosmódromo de Baikonur en Kazajstán.

"Muchas personas están con nosotros en cuarentena", dice ella. "Interactuamos con otras personas de vez en cuando, debemos evitar el contacto físico y usan mascarillas quirúrgicas".

Durante ese período, los médicos evalúan rutinariamente a los astronautas y a sus contactos para detectar síntomas de infección, como fiebre o dolor de garganta.

"Si bien puede que no suene muy emocionante, nos preocupan las enfermedades infecciosas cotidianas, como el resfrío común o la influenza, porque estos son los patógenos más prevalentes", Robert Mulcahy, médico de la NASA.   Johnson Space Center, escribe en un correo electrónico. "No queremos algo así como un resfrío para perjudicar el rendimiento de la tripulación de vuelo durante operaciones críticas como el lanzamiento y el aterrizaje".

Procedimientos similares se aplican a los astronautas que se dirigen al espacio a través de la cápsula de Soyuz de Rusia, que se lanza desde Kazajstán. Pero Mulcahy y sus colegas están trabajando actualmente para actualizar los requisitos de cuarentena de la NASA, que se presentan en lo que se conoce como el Plan de Estabilización de la Salud de la agencia, para respaldar a la tripulación comercial y a las futuras misiones de la NASA que se lanzarán desde los Estados Unidos.

Las modificaciones propuestas incluyen aumentar el período de cuarentena de siete a 14 días, aumentar las restricciones al contacto directo entre los astronautas y los invitados, y requerir vacunas adicionales para el personal que no sea astronauta que trabaja en la instalación.

"Hemos visto un resurgimiento de enfermedades prevenibles por vacunación como el sarampión en la población general de los EE. UU.", Dice Mulcahy, "por lo que es importante garantizar un bajo riesgo de exposición a estas condiciones en el período de cuarentena".

Sintiendo la tensión

Proteger a los astronautas de la exposición a la enfermedad antes del vuelo es una cosa, pero ¿qué pasa con los microorganismos que en última instancia se desplazan en el espacio, ya sea dentro o fuera de un ser humano?

Durante décadas, los científicos han estado estudiando cómo los humanos y los microbios responden a la microgravedad, lo que también podría ser relevante para la gravedad más baja experimentada en Marte. Si bien los mecanismos exactos que gobiernan esas respuestas aún no se comprenden completamente, las observaciones sugieren que los vuelos espaciales alteran la carrera de armamentos en curso entre los microbios infecciosos y los sistemas inmunológicos, lo que potencialmente inclina la balanza a favor de la infección.

De acuerdo con esta investigación, estar en una gravedad más baja puede debilitar el sistema inmunitario humano y hacernos más susceptibles a las enfermedades. Al mismo tiempo, la microgravedad también parece cambiar la forma en que los microbios responden al estrés, en algunos casos incrementando su potencial causante de enfermedad y su resistencia a las contramedidas. Docenas de estudios, realizados tanto en el espacio como en microgravedad simulada en la Tierra, sugirieron que el vuelo espacial afecta la forma en que algunas bacterias responden a su entorno.

"En realidad, fue bastante sorprendente ver un cambio en la virulencia de un microorganismo en los vuelos espaciales", Dice Nickerson. Su laboratorio ha demostrado que una cepa particular de Salmonella Typhimurium, que es responsable de enfermedades desagradables transmitidas por los alimentos en los seres humanos, se vuelve más virulenta después de pasar un tiempo en la microgravedad.

En 2006, enviaron Salmonella a la órbita a bordo del transbordador espacial Atlantis. Mientras Nickerson y su equipo cultivaron cultivos en la Tierra, los astronautas cultivaron Salmonella en el espacio. Cuando el transbordador regresó a la Tierra, Nickerson infectó ratones con la Salmonella que se había quedado en la Tierra y con la Salmonella que entró en órbita.

¿El resultado? Los vuelos espaciales aumentaron la virulencia de la Salmonella, ayudando a matar ratones más rápido y en dosis más bajas. Pero, Nickerson es cuidadoso en notarlo, el efecto fue transitorio.

"Este fue un experimento de corta duración", dice ella. “Esto no fue un cambio permanente, hereditario. Las bacterias simplemente se adaptaban a su entorno, y cuando las sacas de ese entorno, cambian la forma en que se adaptan. ...Eso es lo que hacen las bacterias para ganarse la vida, eso es lo que hacen cuando nos infectan en cualquier lugar".

El trabajo adicional reveló que la microgravedad imita una señal ambiental con la que normalmente se encuentra la Salmonella, es decir, una disminución en la cantidad de fuerza generada por los líquidos que se mueven sobre la superficie de las células, lo que señala a las células que es hora de comenzar la infección. En la Tierra, esa calma relativa puede ocurrir en una bolsa bonita y protegida de pulmón o intestino, pero en el espacio está básicamente en todas partes.

"Nadie había demostrado eso antes", dice Nickerson. "Nadie había pensado en una fuerza física que cambiara la virulencia o la patogenicidad de un organismo".

Todos congestionados

Pero hasta ahora, la Salmonella es el único microbio en el que se ha demostrado un aumento de la virulencia inducido por los vuelos espaciales en un animal vivo. Pero muchos otros estudios han sugerido que el vuelo espacial cambia el crecimiento microbiano, el tamaño, el metabolismo, la resistencia a los antimicrobianos y otras características.

Estos experimentos, realizados tanto en el espacio como en la microgravedad simulada, probaron microbios bien conocidos como E. coli , Yersinia pestis (el culpable de la plaga), Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis y Candida albicans, el hongo responsable de las infecciones de la levadura. Algunos de estos estudios sugieren que otros microbios podrían volverse virulentos en la microgravedad, mientras que otros apuntan a la respuesta opuesta o no dan respuesta.

"Los experimentos múltiples en los últimos 50 años han indicado respuestas microbianas únicas cuando se cultivan microorganismos durante los vuelos espaciales, incluidos los cambios en la cinética de crecimiento, la resistencia a los antibióticos y la formación de películas biológicas", informa Mark Ott de la NASA.

Las películas biológicas, en particular, pueden presentar problemas importantes tanto para la salud humana como para los sistemas ambientales. Estos conglomerados de microbios se adhieren a las superficies y crecen de forma sinérgica, formando estructuras complejas en capas que pueden aumentar la resistencia de los insectos a las defensas inmunológicas y a los ataques ambientales. Como resultado, son muy difíciles de tratar dentro de los humanos y son responsables de obstruir y degradar la infraestructura de la estación espacial crucial.

"La mayoría de las bacterias en la naturaleza existen en comunidades microbianas asociadas a la superficie", escribieron Cynthia Collins, del Instituto Politécnico Rensselaer, y sus colegas en un artículo reciente. "Se encontraron abundantes películas biológicas en la estación espacial rusa Mir y fueron responsables de un aumento de la corrosión y un sistema de purificación de agua bloqueado".

En 2011, Collins y sus colegas enviaron Pseudomonas aeruginosa, el microbio responsable del malestar en el vuelo del astronauta Fred Haise, al espacio a bordo del transbordador espacial Atlantis. Allí, las pseudomonas se convirtieron fácilmente en películas biológicas que eran más gruesas y más masivas que sus homólogas basadas en la Tierra y exhibieron lo que los científicos describieron como "una estructura de columna y dosel que no se ha observado en la Tierra".

Según otros estudios, no sólo las bacterias crecen en el espacio, sino que los cambios en su crecimiento y comportamiento pueden hacer que los microbios sean más difíciles de matar.E. coli , en particular, ha mostrado un pronunciado aumento en la resistencia a los antibióticos mientras está en órbita, un resultado derivado de un experimento realizado en 1982 a bordo de la estación espacial soviética Salyut 7.

Más recientemente, los astronautas Terry Virts y Jeff Williams limpiaron ocho superficies dentro de la Estación Espacial Internacional, incluyendo la mesa de comedor, los cuartos de la tripulación y el compartimiento de desechos e higiene, y enviaron los hisopos de regreso a la Tierra para el cultivo.

"La ISS no es un ambiente estéril", dice Mulcahy. "Los astronautas realizan limpiezas regulares, tal como lo harías en casa".

Cuando un grupo basado en el Laboratorio de Propulsión a Reacción cultivó microorganismos de esos cultivos y secuenciaron sus genes, encontraron que muchos de los cultivos, incluidos nueve organismos patógenos, exhibían resistencia a múltiples antibióticos, incluida la penicilina. La secuenciación también reveló el potencial de resistencia a antibióticos adicionales, aunque eso aún no se ha verificado experimentalmente, ni se ha demostrado que el vuelo espacial sea el culpable de aumentar la resistencia.

Aún así, incluso si el Marte moderno es estéril y sin vida, después de todo, mantener limpia cualquier futura residencia humana será clave, al igual que comprender las mejores formas de combatir los gérmenes terrestres que podrían florecer en la microgravedad.

"¿Se puede averiguar todo de antemano? No, no sabemos la gran mayoría de por qué los patógenos causan enfermedades aquí en la Tierra ”, dice Nickerson. "Pero es increíblemente importante. Los microbios gobiernan nuestro mundo; sólo estamos jugando en él".