El espacio plantea algunos peligros enormes para los humanos, desde los agujeros negros hasta la muerte por calor del universo. Pero mientras la humanidad considera los viajes espaciales de larga distancia, hay otros peligros potenciales más pequeños que, según algunos investigadores, podrían merecer más atención: los microbios de la Tierra.
Los astronautas se enfrentan a numerosos problemas de salud conocidos en el espacio, como la pérdida de densidad ósea, la atrofia muscular y los problemas psicológicos y en la Tierra, los investigadores están descubriendo cada vez más cómo las diversas bacterias y otros microorganismos que viven dentro y fuera de las personas (el microbioma humano) afectan a la salud física y mental.
El espacio, por supuesto, es un entorno totalmente diferente al de la Tierra, con altos niveles de radiación y microgravedad. Aunque la ciencia dista mucho de estar segura, estas enormes diferencias pueden provocar cambios inesperados en el microbioma de los astronautas. A su vez, esto podría dar lugar a una serie de problemas de salud, que podrían ser más pronunciados en las estancias de larga duración en el espacio, como los viajes a otro planeta.
Sin embargo, las implicaciones de un microbioma alterado no se conocen bien, ni siquiera en la Tierra, afirma David Pearce, investigador de biociencias de la Universidad de Northumbria y autor de un artículo de 2022 en el que se analiza cómo un viaje a Marte podría afectar a los microbios del intestino, lo que hace difícil predecir el abanico de dolencias y enfermedades relacionadas con el espacio. Además, la investigación directa es limitada porque sólo unas 600 personas han viajado al espacio. Los que han hecho el viaje no suelen quedarse mucho tiempo, ya que la duración media de un viaje a la Estación Espacial Internacional es de unos seis meses. Aunque algunos investigadores aún no están convencidos de que haya suficientes pruebas que sugieran que el microbioma humano cambiará mucho en el espacio.
De todos modos, muchos investigadores, entre ellos Pearce, intentan averiguar si los astronautas entrarán en un estado en el que su microbioma cambie de forma adversa, lo que se denomina disbiosis. "Como van a estar fuera durante mucho tiempo, ¿se convertirá esa disbiosis en un problema importante", dijo, "o les llevará a tener impactos en la salud que perjudiquen su capacidad de funcionamiento?".
Los investigadores intentan comprender los posibles efectos del espacio en el microbioma en dos lugares: en entornos terrestres que son similares en cierto modo a los que se experimentan en el espacio o en el propio espacio. En un ejemplo de lo primero, Norberto González-Juarbe, investigador principal del grupo de investigación del microbioma de los astronautas del Grupo de Enfermedades Infecciosas y Medicina Genómica del Instituto J. Craig Venter, está estudiando los microbiomas de los investigadores que trabajan en las estaciones Concordia y Neumayer de la Antártida. Dijo que estos lugares imitan, en parte, lo que los astronautas experimentan en el espacio, especialmente la oscuridad, el confinamiento y el limitado contacto humano.
El equipo tiene previsto analizar muestras de los investigadores en estas estaciones para ver cómo cambia la composición microbiana de sus tractos gastrointestinales y cómo reacciona su sistema inmunitario a las condiciones similares a las de la estación espacial. Según González-Juarbe, los primeros resultados muestran cambios en la microbiota intestinal y el equipo está estudiando actualmente los datos inmunológicos. Espera publicar los resultados a finales de este año.
En cuanto a los estudios realizados en el espacio, hay unos cuantos. Un estudio de 2019, por ejemplo, comparó los microbiomas del astronauta Scott Kelly y de su hermano gemelo, Mark, después de que el primero fuera a la ISS durante casi un año a partir de 2015. El estudio postuló que el microbioma de Scott Kelly sí cambió en el espacio. Para él, esto incluyó una reducción en las bacterias llamadas Bacteroidetes, cuya desregulación se ha relacionado con problemas neurológicos, del sistema inmunológico y metabólicos, así como el aumento de Firmicutes, un tipo de bacteria que puede ayudar a descomponer ciertos almidones y fibras.
En 2019, otro estudio del Instituto J. Craig Venter analizó a nueve astronautas que pasaron entre 6 y 12 meses en la ISS. Los astronautas recogieron muestras de varios parches de su piel, narices y lenguas. Los astronautas también recogieron heces, sangre y saliva, así como muestras de diversas superficies de la estación y de su depósito de agua.
De vuelta a la Tierra, los autores del estudio extrajeron y secuenciaron el ADN de las muestras para ver cómo cambiaban los microbiomas de los astronautas con el tiempo. El estudio descubrió que varios microbios de la piel, incluidos tipos de Gammaproteobacterias, disminuyeron en número, lo que los autores teorizan que podría contribuir al fenómeno común de las erupciones y la hipersensibilidad de la piel entre los astronautas en el espacio. Los resultados también sugieren que el microbioma gastrointestinal de los astronautas cambió y que dos tipos de bacterias (Akkermansia y Ruminococcus) que parecen desempeñar un papel importante en el mantenimiento de la integridad de la mucosa en el tracto digestivo y en la descomposición de los hidratos de carbono- se quintuplicaron.
Los cambios en el microbioma intestinal pueden repercutir en el metabolismo de los alimentos, la salud ósea e incluso la cognición, dijo González-Juarbe, que no participó en el estudio de 2019. Las estancias más prolongadas en el espacio -como los 18 meses de ida y vuelta a Marte- probablemente agravarían estos problemas. "El dicho 'somos lo que comemos' es bastante cierto", dijo. "Los cambios en el microbioma general tendrán efectos en la salud general del cerebro y en la salud cognitiva".
Sin embargo, no todo el mundo está convencido de que el microbioma humano cambie en el espacio. Según Jack Gilbert, profesor de pediatría de la Universidad de California en San Diego y jefe de la sección de biología del Instituto Scripps de Oceanografía, los estudios existentes tienen muy pocos sujetos para sacar conclusiones. "Con tan poca gente ahí arriba", añadió, "hacer cualquier estudio con algún rigor estadístico es muy difícil".
Gilbert también se muestra escéptico respecto al estudio de gemelos de Kelly: "Tenemos muchos estudios de gemelos que comparamos a lo largo del tiempo en la Tierra y todos muestran desviaciones significativas entre sí".
Potencialmente más preocupante para la salud humana en el espacio son los microbios que podrían escapar del cuerpo y volverse más peligrosos, dijo Gilbert. Un estudio de 2019 realizado por Gilbert y sus colegas sugiere que este podría ser el caso. En marzo de 2016, los astronautas en la ISS recogieron muestras de la mesa del comedor de la estación. Seis días después, las muestras se trajeron a la Tierra. Gilbert y su equipo aislaron entonces los microbios de la muestra, seleccionaron dos cepas del hongo Fusarium oxysporum y secuenciaron sus genes.
A continuación, el equipo comparó las muestras de hongos aisladas con otras 62 cepas y descubrió que la genética de las muestras de la ISS difería de la de sus homólogas terrestres. El equipo también sometió a pequeños gusanos llamados nematodos a ambas muestras. Descubrieron que algunos de los microbios procedentes de la ISS mataban más a estos gusanos.
Gilbert dijo que es posible que los hongos se vuelvan más patógenos en respuesta a la dureza del espacio, aunque su equipo está trabajando en un nuevo estudio para ayudar a aclarar esa conexión. Los microbios prefieren las zonas cálidas y húmedas, como el ambiente del interior del cuerpo humano. Así, los microbios que escapan de ese hábitat a las superficies frías y secas -también sometidas a la radiación y a la falta de gravedad- pueden adquirir nuevas habilidades de supervivencia a lo largo de generaciones, dijo. "Por desgracia", añadió, "algunas de esas estrategias de supervivencia están asociadas a cosas como la resistencia a los antibióticos o una mayor virulencia contra los humanos".
Gilbert señaló que los astronautas elegidos para ir al espacio suelen estar increíblemente sanos, por lo que las probabilidades de que enfermen a causa de uno de estos microbios rebeldes son pequeñas. Sin embargo, si alguien en un largo viaje a Marte tiene un sistema inmunitario debilitado por una intoxicación alimentaria o por el agotamiento, añadió, podría ser infectado por "estos duros supervivientes de Mad Max".
La investigación existente sobre el microbioma humano en el espacio deja muchas incógnitas, según todos los investigadores que hablaron con Undark. Por ejemplo, Nicole Buckley, jefa de equipo del programa SciSpacE (ciencia del entorno espacial) de la Agencia Espacial Europea, señaló que es difícil saber si alguna dolencia en el espacio, como la pérdida de sueño, está causada por alteraciones microbianas, o si los microbios sólo contribuyen o reaccionan a otras dolencias.
Tampoco está claro, hasta ahora, cómo pueden los investigadores reestabilizar el microbioma de una persona en el espacio, en caso de que se desestabilice hasta el punto de provocar una enfermedad, dijo Pearce. Por ejemplo, el trasplante fecal (que consiste en trasplantar bacterias beneficiosas de las heces de un donante sano a una persona enferma) puede ayudar a restablecer las funciones inmunitarias de personas con ciertas enfermedades. Pero como los microbiomas son tan complejos, "no es como administrar un medicamento que tiene un resultado", dijo. "Estás administrando un organismo que puede establecerse y tener un resultado deseable, o puede no establecerse y no tener el resultado que esperas".
Sin embargo, algunos de los investigadores señalaron que cambios bastante sencillos podrían marcar la diferencia para los astronautas. González-Juarbe dijo que proporcionar frutas y verduras frescas y alimentos ricos en fibra puede fomentar los microbios que producen ácidos grasos de cadena corta en el estómago, lo que ayuda a apoyar el sistema inmunológico. Buckley señaló que los alimentos pre y probióticos también podrían ayudar en este ámbito.
Los astronautas en el espacio tienen acceso a alimentos liofilizados, según un correo electrónico de Grace Douglas, del Proyecto de Tecnología Alimentaria Avanzada de la NASA, que tienen "niveles normales de microorganismos relevantes para la alimentación", pero se procesan para evitar que contengan patógenos. Los astronautas también reciben pequeñas cantidades de frutas y verduras frescas a través de las misiones de reabastecimiento. Aun así, según Buckley, para tener un microbioma sano es necesario limitar los alimentos procesados y consumir más frutas y verduras frescas y alimentos ricos en fibra.
La ESA trabaja actualmente en un estudio en el que aporta compuestos que se encuentran en la leche materna humana, llamados oligosacáridos, un grupo vinculado de hidratos de carbono, a las dietas de los investigadores que permanecen en la estación de investigación Concordia, en la Antártida, durante más de un año. Se cree que estos compuestos son importantes para crear microbiomas saludables en los bebés. El estudio probará el impacto de los oligosacáridos en el microbioma, el sistema inmunitario y el estado de ánimo de los investigadores.
Todavía quedan otros campos por explorar que podrían hacer avanzar la comprensión de la ciencia sobre el efecto del espacio en el microbioma humano. Por ejemplo, se necesita más información sobre los astronautas individuales y sus equilibrios microbianos, lo que hace que sus microbiomas se vuelvan estables o inestables, dijo Pearce.
Pearce añadió que los astronautas pueden encontrarse con patógenos oportunistas conocidos -microbios que suelen ser benignos, pero que pueden volverse peligrosos cuando el sistema inmunitario de una persona se debilita, entre otros factores-, como los responsables del SARM, que se encuentra en el 2% de las personas. Pero podría haber "incógnitas desconocidas" en este ámbito, dijo: microbios que los humanos llevarán al espacio y que tienen el potencial no descubierto de convertirse en patógenos.
Por el momento, tampoco se sabe cómo cambiaría el microbioma humano en un viaje largo a Marte, en comparación con una estancia relativamente corta en la ISS, dijo Pearce. Pero teniendo en cuenta la escala de tiempo de los vuelos espaciales al planeta rojo -que la NASA prevé para finales de la década de 2030 o principios de la de 2040-, los científicos tienen mucho tiempo para comprender mejor el papel que puede desempeñar el microbioma en la salud de los astronautas, añadió. Hasta entonces, Pearce dijo que los investigadores deben seguir utilizando los medios de que disponen, ya sean estudios terrestres que imitan el espacio, estudios en el propio espacio o simplemente pruebas que pretenden comprender mejor el microbioma de los seres humanos que están a salvo en tierra. "No hay una sola manera de obtener una respuesta para esto", dijo.