Las reacciones de fusión nuclear en el sol son la fuente de calor y luz que recibimos en la Tierra. Estas reacciones liberan una cantidad masiva de radiación cósmica, incluidos rayos X y rayos gamma, y ​​partículas cargadas que pueden ser dañinas para cualquier organismo vivo.

La vida en la Tierra ha sido protegida gracias a un campo magnético que obliga a las partículas cargadas a rebotar de polo a polo, así como a una atmósfera que filtra la radiación dañina.

Durante los viajes espaciales, sin embargo, la situación es diferente. Para averiguar qué sucede en una célula durante un viaje espacial, los científicos envían levadura de panadería en la luna como parte de la misión Artemis 1 de la NASA.

daño cósmico

La radiación cósmica puede dañar el ADN celular, aumentando en gran medida el riesgo humano de trastornos neurodegenerativos y enfermedades mortales, como el cáncer. Dado que la Estación Espacial Internacional (ISS) está ubicada en uno de dos Cinturones de radiación de Van Allen— que proporciona una zona segura — los astronautas no están demasiado expuestos. Sin embargo, los astronautas de la ISS experimentan microgravedad, que es otro estrés que puede alterar drásticamente la fisiología celular.

Mientras que la NASA planea enviar astronautas a la luna, y mas tarde en marteestas limitaciones ambientales se vuelven más difíciles.

Historia gráfica de la ciencia y la ingeniería detrás de las etapas finales de integración y transferencia de #DSRG antes de que él continúe #SLS @NASASpaceSci @NASA_SLS

La unidad izquierda irá a la órbita lunar mientras que la derecha es la copia de seguridad, en caso de que me tropiece mientras la sostengo. pic.twitter.com/QavR1OpzyW

— Luis Zea (@SpaceLuisZea) 14 de agosto de 2022

La estrategia más común para proteger a los astronautas de los efectos negativos de los rayos cósmicos es protegerlos físicamente con materiales de última generación.

Las lecciones de la hibernación

Varios estudios muestran que los hibernadores son más resistentes a altas dosis de radiacióny algunos estudiosos han sugerido el uso de «letargo sintético o inducido«en misiones espaciales para proteger a los astronautas.

Otra forma de proteger la vida de los rayos cósmicos es estudiar los extremófilos…organismos que pueden tolerar notablemente el estrés ambiental. Los tardígrados, por ejemplo, son microanimales que han demostrado una resistencia asombrosa a una serie de estreses, que incluyen radiación dañina. Esta robustez inusual proviene de una clase de proteínas llamadas «proteínas específicas de tardígrados.»

Bajo la supervisión del biólogo molecular Corey NislowYo uso levadura de panadería, Saccharomyces cerevisiae, para estudiar el estrés por daño del ADN cósmico. Estamos en la misión Artemis 1 de la NASA, donde nuestra colección de células de levadura viajará a la luna y regresará en la nave espacial Orion durante 42 días.

Esta colección contiene aproximadamente 6000 cepas de levadura con código de barras, donde en cada cepa se elimina un gen. Cuando se exponen al entorno en el espacio, estas cepas comenzarían a retrasarse si la eliminación de un gen específico afectara el crecimiento y la replicación celular.

Mi principal proyecto en el laboratorio de Nislow involucra la modificación genética de células de levadura para expresar proteínas específicas de tardígrados. Luego podemos estudiar cómo estas proteínas pueden modificar la fisiología de las células y su resistencia al estrés ambiental, especialmente a la radiación, con la esperanza de que esta información sea útil cuando los científicos intenten diseñar mamíferos con estas proteínas.

Cuando se complete la misión y recibamos nuestras muestras, utilizando los códigos de barras, se podría contar el número de cada cepa para identificar los genes y las vías genéticas esenciales para sobrevivir al daño inducido por la radiación cósmica.

Un organismo modelo

La levadura ha servido durante mucho tiempo como un «organismo modelo» en los estudios de daños en el ADN, lo que significa que existe una sólida comprensión básica de los mecanismos en la levadura que responden a los agentes que dañan el ADN. La mayoría de los genes de levadura implicados en la respuesta al daño del ADN han sido bien estudiados.

A pesar de las diferencias en la complejidad genética entre la levadura y el ser humano, la función de la mayoría de los genes involucrados en la replicación del ADN y la respuesta al daño del ADN se han conservado tanto entre los dos que podemos obtener mucha información sobre la respuesta al daño del ADN de las células humanas mediante el estudio de la levadura. .

Además, la simplicidad de las células de levadura en comparación con las células humanas (la levadura tiene 6000 genes mientras que nosotros tenemos más de 20 000 genes) nos permite sacar conclusiones más sólidas.

Y en estudios de levadura, es posible automatizar todo el proceso de alimentar células y evitar que crezcan en un dispositivo electrónico del tamaño de una caja de zapatos, mientras que cultivar células de mamíferos requiere más espacio en la nave espacial y máquinas mucho más complejas.

Dichos estudios son esenciales para comprender cómo el cuerpo de los astronautas puede hacer frente a misiones espaciales a largo plazo y desarrollar contramedidas efectivas. Una vez que identifiquemos los genes que juegan un papel clave en la supervivencia de la radiación cósmica y la microgravedad, podremos buscar fármacos o tratamientos que puedan ayudar a aumentar la durabilidad de las células para resistir tales tensiones.

Luego podríamos probarlos en otros modelos (como ratones) antes de aplicarlos a los astronautas. Este conocimiento también podría ser potencialmente útil para cultivar plantas más allá de la tierra.

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