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, es una situación diferente. Para averiguar qué sucede en una célula cuando viaja por el espacio exterior, los científicos están enviando levadura de panadería a la luna como parte de la misión Artemis 1 de la NASA.

Daño cósmico

La radiación cósmica puede dañar el ADN de las células, lo que aumenta significativamente el riesgo humano de sufrir trastornos neurodegenerativos y enfermedades mortales, como el cáncer. Debido a que la Estación Espacial Internacional (ISS) está ubicada en uno de los dos cinturones de radiación de Van Allen de la Tierra, que proporciona una zona segura, los astronautas no están demasiado expuestos. Sin embargo, los astronautas en la ISS experimentan la microgravedad, que es otro estrés que puede cambiar drásticamente la fisiología celular.

Dado que la NASA planea enviar astronautas a la luna y más tarde a Marte, estas tensiones ambientales se vuelven más desafiantes.

Historia gráfica de la ciencia y la ingeniería detrás de los últimos pasos de integración y entrega del #DSRG antes de su lanzamiento en #SLS @NASASpaceSci @NASA_SLS

La unidad de la izquierda irá a la órbita lunar mientras que la de 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.

Lecciones de la hibernación

Varios estudios muestran que los hibernadores son más resistentes a las altas dosis de radiación, y algunos académicos han sugerido el uso de "letargo sintético o inducido" durante las 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 las tensiones ambientales. Los tardígrados, por ejemplo, son microanimales que han mostrado una asombrosa resistencia a una serie de estreses, incluida la radiación dañina. Esta robustez inusual proviene de una clase de proteínas conocidas como "proteínas específicas de tardígrados".

Bajo la supervisión del biólogo molecular Corey Nislow, uso levadura de panadería, Saccharomyces cerevisiae , para estudiar el estrés por daño del ADN cósmico. Estamos participando 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 alrededor de 6.000 cepas de levadura con código de barras, donde en cada cepa, se elimina un gen. Cuando se exponen al entorno en el espacio, esas cepas comenzarían a retrasarse si la eliminación de un gen específico afecta el crecimiento y la replicación celular.

Mi proyecto principal en el laboratorio de Nislow es la ingeniería genética de células de levadura para que expresen proteínas específicas de tardígrados. Entonces podemos estudiar cómo esas proteínas pueden alterar la fisiología de las células y su resistencia al estrés ambiental, sobre todo la radiación, con la esperanza de que esa información sea útil cuando los científicos intenten diseñar mamíferos con estas proteínas.

Cuando se completa la misión y recibimos 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 daño del ADN, lo que significa que existe un sólido conocimiento previo sobre los mecanismos en la levadura que responden a los agentes que dañan el ADN. La mayoría de los genes de levadura que juegan un papel en la respuesta al daño del ADN han sido bien estudiados.

A pesar de las diferencias en la complejidad genética entre la levadura y los humanos, 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 una gran cantidad de información sobre la respuesta al daño del ADN de las células humanas mediante el estudio de la levadura. .

Además, la sencillez de las células de levadura en comparación con las células humanas (la levadura tiene 6.000 genes mientras que nosotros tenemos más de 20.000 genes) nos permite sacar conclusiones más sólidas.

Y en los estudios de levadura, es posible automatizar todo el proceso de alimentación de las células y detener su crecimiento en un aparato electrónico del tamaño de una caja de zapatos, mientras que el cultivo de células de mamíferos requiere más espacio en la nave espacial y una maquinaria mucho más compleja.

Dichos estudios son esenciales para comprender cómo los cuerpos de los astronautas pueden 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 medicamentos 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. + Explora más

Científico enviando levadura y algas al espacio en Artemis 1

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.