Enmarcado por un telón de fondo infinito de espacio oscuro y sin vida, un brazo robótico de la Estación Espacial Internacional montó en 2015 una caja de microbios expuestos en un pasamanos a 250 millas sobre la Tierra. Las robustas bacterias no tenían ninguna protección contra el ataque de los rayos ultravioleta, gamma y X cósmicos. De vuelta a la Tierra, los científicos se preguntaron si los gérmenes podrían sobrevivir a estas condiciones hasta tres años, la duración del experimento, y si lo hacían, qué podrían decir los resultados a los investigadores sobre la capacidad de la vida para viajar entre planetas.
Los microbiólogos llevan décadas estudiando a los extremófilos, organismos que soportan condiciones extremas, para tirar del hilo misterioso de cómo floreció la vida en la Tierra. Algunos organismos extremófilos pueden vivir desprotegidos en el espacio durante varios días; otros pueden resistir durante años, pero sólo si se hacen un hueco en el interior de las rocas. Estos descubrimientos respaldan la teoría de que la vida, tal y como la conocemos, puede trasladarse entre planetas dentro de meteoritos o cometas. Ahora, nuevos hallazgos publicados hoy en Frontiers in Microbiology, basados en ese experimento en la Estación Espacial Internacional, muestran que la bacteria Deinococcus radiodurans puede sobrevivir al menos tres años en el espacio. Akihiko Yamagishi, microbiólogo de la Universidad de Farmacia y Ciencias de la Vida de Tokio que dirigió el estudio, afirma que los resultados también sugieren que la vida microbiana podría viajar entre planetas sin la protección de las rocas.
El estudio se llevó a cabo fuera del laboratorio Kibo de Japón en la Estación Espacial Internacional. Pero mucho antes de que el experimento de Yamagishi se pusiera en órbita, la Agencia de Exploración Espacial de Japón, JAXA, quería que su equipo se convenciera por adelantado de que tendría éxito. «Queríamos decir: ‘No lo sabemos, sólo tenemos que probarlo’. Pero esto no está permitido en los experimentos espaciales», dice Yamagishi. «Así que tuvimos que pensar en cómo persuadirlos».
Yamagishi y su equipo habían considerado varias especies de bacterias, y Deinococcus radiodurans destacó como excepcional. Entre 2010 y 2015, su equipo llevó a cabo experimentos para probar la D. radiodurans en condiciones simuladas de la Estación Espacial Internacional. Enviaron a los bichos con altos niveles de radiación, bajaron las presiones a un vacío similar al del espacio y cambiaron las temperaturas a 140 grados Fahrenheit en solo 90 minutos. Descubrieron que las células eran notablemente resistentes al bombardeo de estrés. «Demostramos que sobreviviríamos haciendo estos experimentos en tierra, y nos aceptaron y creyeron», dice. El equipo se ganó la aprobación de la JAXA, y su experimento astrobiológico estaba preparado para ser lanzado con un cohete SpaceX en abril de 2015.
Un contratiempo llegó al experimento planeado antes del lanzamiento. En un principio, Yamagishi y su equipo tenían previsto que los astronautas realizaran los experimentos, pero se enteraron de que ya no tenían la opción de realizar experimentos científicos «atados» fuera de la Estación Espacial Internacional. Por suerte, el equipo pudo diseñar un experimento utilizando ese brazo robótico.
Tres paneles de bacterias subieron con el cohete SpaceX: uno para un año de exposición, otro para dos años y otro para tres. Después de que los astronautas prepararan los paneles, un brazo robótico controlado desde la Tierra agarró los paneles y los colocó en su sitio. Cada panel contenía dos pequeñas placas de aluminio salpicadas de 20 pozos poco profundos para masas de bacterias de diferentes tamaños. Una de las placas apuntaba hacia abajo, hacia la Estación Espacial Internacional; la otra, hacia el cosmos.
Cada año, el brazo robótico del Kibo desmontaba la plataforma que sujetaba los paneles, devolviéndola al interior de la ISS para que los astronautas pudieran enviar muestras a la Tierra para su análisis. Los resultados muestran que las bacterias Deinococcus sobrevivieron al experimento de tres años. Las células de la bacteria Deinococcus en las capas exteriores de las masas murieron, pero esas células exteriores muertas protegieron a las del interior de daños irreparables en el ADN. Y cuando las masas eran lo suficientemente grandes -aún más delgadas que un milímetro- las células del interior sobrevivieron durante varios años.
«Me recordó exactamente la estrategia que utilizan las cianobacterias en los Andes», dice Nathalie Cabrol, una astrobióloga no afiliada al estudio que dirige el Centro de Investigación Carl Sagan del Instituto de Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI). Cabrol ha estudiado cómo las cianobacterias, una de las formas de vida más antiguas de la Tierra, soportan la intensa radiación solar organizándose en capas donde las células mueren en el exterior y sobreviven en el interior. Le complace lo que estos resultados pueden decirnos sobre los extremófilos de la Tierra.
Más allá de las capas protectoras de las células en las masas, las D. radiodurans, son notablemente resistentes a los daños de la radiación. Sus genes codifican proteínas únicas que reparan el ADN. Mientras que las células humanas llevan unas dos copias de ADN, y la mayoría de las células bacterianas llevan una, D. radiodurans contiene hasta 10 copias redundantes. Tener más copias de genes importantes significa que las células pueden producir más copias de las proteínas que reparan el ADN dañado por la radiación. Este mecanismo de defensa inherente, combinado con las capas exteriores protectoras de las células, mantuvo vivos a los microbios a pesar de los niveles de radiación más de 200 veces superiores a los de la Tierra.
Usando sus datos sobre cómo afectaba cada año adicional a las células, el equipo predice que las masas viajeras de D. radiodurans podrían sobrevivir de dos a ocho años entre la Tierra y Marte, y viceversa. «Así que es posible sobrevivir durante el transporte», dice. «Eso nos dice que tenemos que considerar el origen de la vida no sólo en la Tierra, sino también en Marte».
D. radiodurans no es el único organismo conocido que sobrevive en el espacio. Estudios anteriores demostraron que los tardígrados duran sólo 10 días en exposición directa. Los científicos también han probado las bacterias Bacillus y Deinococcus durante largos periodos en órbita, pero sólo con protección contra la radiación tóxica.
«Proponer que las esporas de los microbios puedan sobrevivir en el interior de la roca: eso es la litopanspermia», dice Yamagishi. La litopanspermia es una variación de la teoría de la panspermia, que supone que la vida en la Tierra podría haberse originado a partir de microbios de otro planeta. Pero Yamagishi dice que sus resultados sobre los extremófilos que soportan la exposición directa durante años sin rocas son motivo de un nuevo término: massapanspermia. Esta teoría sugiere que los microbios pueden haber aterrizado en la Tierra en grupos, en lugar de en las rocas.
Sin embargo, otros expertos dudan en aceptar la massapanspermia.
«Ya me había convencido de la idea de que la vida podría haberse transferido entre la Tierra y Marte», dice Natalie Grefenstette, una astrobióloga teórica del Instituto de Santa Fe no afiliada al trabajo. Las pruebas de la litopanspermia la convencieron de que la transferencia de vida es posible, pero ve una limitación importante para la masapanspermia: las masas celulares que flotan libremente tendrían que sobrevivir a la eyección de un planeta y a la reentrada en otro. «Son requisitos enormes», afirma. Sospecha que un grupo de células expuestas que viajara se quemaría como un meteorito antes de aterrizar.
Cabrol también cuestiona la posibilidad de la masapanspermia. «Demostrar que el radiodurans puede sobrevivir tres años si está estratificado está muy lejos de las cifras que necesitamos para que el radiodurans pueda dar el salto a Marte». Aunque los viajes de años son teóricamente posibles, los científicos calculan que la materia puede tardar hasta varios millones de años en salir de un planeta y aterrizar en otro dentro del sistema solar.
«La relevancia de este estudio es menor al demostrar que la masapanspermia o la panspermia son posibles», dice Cabrol. «Pero para mí demuestra que tenemos que ser extremadamente cuidadosos con nuestra contaminación cuando vayamos a Marte».
Muchos países han firmado el Tratado del Espacio Exterior, que les prohíbe llevar (y derramar) microbios en otros planetas. Si una nave espacial derramara accidentalmente microbios en Marte, por ejemplo, eso corrompería futuras misiones para encontrar vida en el planeta. Los científicos no sabrían con absoluta certeza si están detectando microbios marcianos. La NASA hizo todo lo posible para esterilizar el rover de Marte 2020, horneándolo a temperaturas estériles y limpiando cada parte con ropa estéril. Este estudio subraya lo sorprendentemente importante que es mantener cualquier nave espacial totalmente libre de microbios.
Yamagishi espera realizar más experimentos de exposición incluso más lejos de la Tierra, incluso en el propuesto Portal Lunar de la NASA cerca de la Luna. Y para avanzar en las preguntas sobre los orígenes de la vida, su equipo está desarrollando un microscopio para buscar vida bajo la superficie de Marte.
«En entornos en los que creíamos que la vida no podía sobrevivir, ahora sabemos que sí puede», dice Grefenstette. «Este estudio también lo demuestra, por lo que constantemente hacemos retroceder esa barrera de lo que la vida en la Tierra puede alcanzar».