Procesamiento de datos ómicos (fuera de la órbita terrestre) 

Investigar y saber qué hay en el espacio nos ha definido desde los orígenes. Hoy, las actividades humanas se han extendido a los entornos espaciales: en la Estación Espacial Internacional (EEI) se alojan durante largos períodos astronautas de diferentes países y se llevan a cabo numerosos experimentos. Entre ellos, destacan aquellos sobre la microbiota humana y la posibilidad de desarrollar el procesamiento de datos ómicos, es decir, los utilizados por las disciplinas biomoleculares cuyo principal objeto de estudio es el genoma. Los resultados obtenidos son indispensables para la exploración espacial tripulada, pero también mantienen implicaciones importantes para la vida en la Tierra. 

Los seres humanos estamos compuestos casi por la mitad de microorganismos, responsables de regular numerosos procesos fisiológicos y que contribuyen al mantenimiento de la homeostasis y de nuestro bienestar. La microbiota es el conjunto de todos estos microorganismos (virus, bacterias, protozoos, hongos) y es una entidad dinámica, que varía con la edad, la dieta y la forma en la que interactuamos con el ambiente y las personas.  

Gracias a simulaciones de expediciones, como los proyectos Mars500 project y el Hawaii Space Exploration ANalog and Simulation IV (HI-SES-IV), así como a las misiones reales de los astronautas, se ha podido demostrar que la microbiota cambia fuera de la órbita de nuestro planeta. De hecho, las condiciones extremas pueden provocar una verdadera lucha por la supervivencia entre microorganismos, donde las poblaciones dominantes prevalecen sobre las más débiles. 

Variaciones significativas se registraron en un estudio de 2019, que comparó la microbiota de los gemelos Kelly, ambos astronautas. Scott permaneció en la EEI durante mucho tiempo, mientras que Mark viajó por el espacio sin detenerse en la Estación. El resultado fue que las poblaciones de bacterias Bacteroidetes y Firmicutes, vinculadas respectivamente a problemas neurológicos, metabólicos, del sistema inmunológico y de digestión de fibra y almidón, habían disminuido solamente en el intestino de Scott. 

Si nos confinamos en un espacio aséptico durante demasiado tiempo, como la EEI, corremos el riesgo de una reducción sustancial de nuestra diversidad microbiana, siendo la lista de patologías relacionadas con variaciones en la composición de la microbiota cada vez más larga. Por eso son tan importantes los experimentos realizados en el espacio y existe un gran entusiasmo por las nuevas posibilidades terapéuticas que puede ofrecer el estudio de la microbiota: desde el trasplante fecal para el tratamiento de la diabetes tipo 2 hasta su uso para tratar el autismo. 

En el espacio también estudiamos el metabolismo de las bacterias anaeróbicas para comprender cómo podrían sobrevivir en un ambiente libre de oxígeno. Hemos explotado las extraordinarias capacidades de adaptación de las bacterias extremófilas para descubrir si puede haber vida, y cómo sería, a temperaturas o presiones prohibitivas para la mayoría de los seres vivos. Estamos pensando en lanzarlas a enormes velocidades a bordo de pequeñas sondas espaciales para verificar experimentalmente la teoría de la panspermia. Finalmente, estamos analizando mutaciones genéticas en bacterias que han permanecido un periodo más o menos largo en el espacio para investigar los mecanismos de resistencia a los antibióticos. 

Pero las posibilidades que ofrecen los laboratorios espaciales son muchas, en particular son interesantes las perspectivas que aporta el estudio de los datos ómicos. Los experimentos de la NASA abordan la biología y la química de los sistemas vivos. Pueden incluir información sobre la expresión genética de los organismos, su composición proteica y sus metabolitos; involucran organismos como bacterias, plantas y animales y utilizan tecnologías avanzadas como la secuenciación de ADN y el análisis proteómico para comprender mejor cómo la vida se adapta a la microgravedad, la radiación cósmica y otras condiciones extremas del espacio.  

Los resultados de estos estudios en el espacio pueden aportar información útil sobre los mecanismos de defensa del organismo contra las radiaciones cósmicas, de modo que podrían utilizarse para desarrollar nuevas terapias contra el cáncer. Además, pueden ayudar a desarrollar tecnologías para la supervivencia humana en el espacio, como el cultivo de alimentos y la creación de sistemas de soporte vital. 

En la Tierra, los datos ómicos pueden aprovecharse para estudiar el efecto del estrés ambiental en los sistemas biológicos. Esto puede ayudar a comprender mejor cómo reacciona el cuerpo humano al estrés y así desarrollar nuevas terapias para las enfermedades relacionadas con ello. Pero también para la identificación de nuevos principios activos para fármacos. De hecho, las bacterias aisladas de la Estación Espacial Internacional se han utilizado para producir nuevas moléculas terapéuticas o para desarrollar nuevas tecnologías de protección radiológica en la terapia contra el cáncer. 

El camino está trazado y la NASA está trabajando con otras agencias espaciales para desarrollar una pequeña nave espacial, conocida como Space Gateway, que orbitará la Luna y será la base para nuevas expediciones de astronautas al satélite y para futuras misiones humanas a Marte. Los datos obtenidos de estudios microbiológicos en la EEI y en otros entornos simulados sobre la relación entre humanos y microorganismos serán útiles para explorar el universo, pero, sobre todo, para la vida en la Tierra.