Publicado: 
29 de marzo de 2002

Antibióticos del Espacio

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 Portal de Ciencia@NASA

Los tubos de ensayo con bacterias producen más antibióticos en el espacio que en la Tierra. Los investigadores no están seguros por qué... pero se proponen averiguarlo

NASA

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Marzo 29, 2002: Todos menospreciamos a las bacterias.

La gente se lava las manos con jabón anti-bacteriano. El sobrenombre más común que se utiliza para referirse a las bacterias es "insectos." Y, a propósito, ¡no toque la manija de la puerta!

Las bacterias, sin embargo, no siempre son algo negativo. No solamente provocan enfermedades, sino que también ayudan a curarlas: los antibióticos recetados para el dolor de oídos de su pequeño hijo, por ejemplo, probablemente fueron obtenidos de los microbios mismos.

Derecha: Utilizando un microscopio, una microbióloga estudia las bacterias cultivadas en probetas de Petri.

Puesto que la gente necesita los antibióticos, algunos científicos están trabajando intensamente -- no para matar las bacterias sino para cultivarlas. Y el espacio parece ser un buen sitio para hacerlo. Por primera vez en 1968, los investigadores se dieron cuenta de que los microbios cultivados a bordo del Biosatellite II, de la NASA, se desarrollaban mejor que en la Tierra. Eso dio origen a una pregunta obvia: Si los microbios se desarrollan mejor en el espacio, ¿producirían más antibióticos allí también?

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La respuesta es , bajo ciertas condiciones. Los experimentos patrocinados por Bristol-Myers Squibb, a mediados de la década de 1990, revelaron que los microbios cultivados en tubos de ensayo o en sacos permeables al gas alojados a bordo del Transbordador espacial, producían más antibióticos que los microbios en la tierra. En un caso, el incremento llegó hasta el 200%. La producción de antibióticos es una parte importante de la industria farmacéutica en la Tierra, de manera que este resultado atrajo la atención tanto de científicos como de empresarios.

¿Es hora de trasladar las fábricas de antibióticos al espacio? Aún no. Los sofisticados bioreactores que se encuentran sobre la Tierra producen más antibióticos que los simples tubos de ensayo o las bolsas en órbita. La ventaja del espacio, por el momento, es como laboratorio.

La investigación actual está respaldada por BioServe Space Technologies, un Centro Comercial Espacial (CSC, por sus siglas en inglés), en la Universidad de Colorado, por el socio industrial Bristol-Myers Squibb, y por el programa de Desarrollo de Productos Espaciales de la NASA. El objetivo que ellos persiguen es simple: encontrar la razón por la cual los microbios producen más antibióticos en órbita, y aplicar estos descubrimientos para aumentar la producción en la Tierra.

Abajo: Un saco permeable al gas lleno de colonias bacterianas cultivadas en el espacio (derecha), junto a un control terrestre similar (izquierda). La producción del antibiótico Dactinomicina fue un 75% mayor en el saco con gravedad cero, que fue transportado en la misión del Transbordador Espacial STS-95, en 1998. Crédito: BioServe Space Technologies.

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Es posible que el aumento se produzca simplemente debido a la manera en que la microgravedad altera los movimientos de los fluidos que rodean a las bacterias, dice el Director asociado de BioServe, David Klaus, quien co-dirige el estudio.

En la Tierra, la gravedad hace que el fluido (es decir, el medio) circule. Los fluidos más pesados descienden y los más livianos se elevan. Dentro del medio, las células y las moléculas que producen, se mezclan y se desplazan de un lado a otro. "Pero en un ambiente de gravedad cero," señala Klaus, "no existe convección, ni flotabilidad, ni sedimentación." Una menor cantidad de la mezcla normalmente originada por dichos factores, podría cambiar las actividades metabólicas de estas criaturas unicelulares.

Por ejemplo, cuando se introducen bacterias en un ambiente nuevo, éstas no comienzan a multiplicarse inmediatamente. Primero, deben "prepararse" o preparar su medio. Esta es la razón por la cual se pueden dejar alimentos fuera del refrigerador durante algún tiempo antes de que comiencen a deteriorarse. Los investigadores creen que las bacterias producen vitaminas, encimas u otros "cofactores", ya sea adentro o alrededor de la célula. Las células comenzarán a multiplicarse solamente cuando se haya acumulado la cantidad suficiente de esas sustancias.

En microgravedad, las bacterias parecen lograr esta preparación y comienzan a crecer antes que en la tierra, quizás debido a la mezcla reducida. Si una célula excreta una determinada clase de molécula, ésas moléculas permanecen más cerca, y su concentración aumenta más rápidamente. El mismo tipo de cambio, sugiere Klaus, podría explicar el incremento en la producción de antibióticos.

En verdad, nadie sabe con exactitud por qué los microbios producen antibióticos. Una posibilidad es que los antibióticos se producen como respuesta al estrés. En el espacio, dice Klaus, el estrés que origina la producción de antibióticos, simplemente podría ser el resultado del medio alterado alrededor de la célula -- como una acumulación de desechos en el área.

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O, la superproducción podría ser consecuencia de cierto cambio desconocido, dentro de la célula misma.

Un futuro experimento en la Estación Espacial Internacional (EEI) ayudará a develar el misterio. Los ingenieros de BioServe han desarrollado un sistema conocido como MOBIAS (por sus siglas en inglés): Bioreactor Orbital Múltiple con Instrumentación y Muestreo Automatizado. MOBIAS, explica Klaus, proporciona a las bacterias prácticamente el mismo medio ya sea en el espacio o en la tierra.

En vez de requerir que la gravedad mezcle los gases y los nutrientes, MOBIAS depende de la difusión. La difusión (una mezcla originada por los movimientos termales aleatorios de las moléculas), se produce tanto en la Tierra como en el espacio.

Arriba: Una fotografía de MOBIAS. Crédito: BioServe Space Technologies.

Para lograr su objetivo, MOBIAS cultiva microbios en largos y delgados sacos permeables al gas. El medio fluido es almacenado en finas capas -- muy parecidas a las que se colocan en los emparedados -- de manera que solamente la difusión y pequeñas inyecciones ocasionales de fluido adicional, le proporcionen a las células el gas y los nutrientes que necesitan.

Obviamente los sistemas del espacio y de la tierra no serán exactamente semejantes. En gravedad uno (G-uno), las células terminarán alojándose siempre en el fondo del recipiente. Pero, afirma Klaus, la diferencia debería de ser mínima, porque en este caso, ¡el fondo no está muy lejos de la parte superior!

Y, no obstante, agrega, la gravedad de la Tierra continuará atrayendo a las células. Esto es positivo porque éste es un efecto que están tratando de aislar.

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El lanzamiento de MOBIAS está programado para el 4 de abril de 2002, dentro del Aparato de Bioprocesamiento Genérico Comercial (O CGBA, su abreviatura en inglés), de BioServe. El Transbordador Espacial Atlantis transportará en vuelo al CGBA y lo colocará en la EEI, en donde permanecerá alojado durante por lo menos 39 días (un período mayor al de cualquier otro vuelo realizado por un Transbordador). "Una de las ventajas de la EEI," destaca Klaus, "es que en la estación podemos llevar a cabo estos experimentos durante muchas semanas o meses." (En trabajos anteriores, las muestras tomadas por un Transbordador no siempre tenían tiempo para llegar al pico de producción, antes de que la misión finalizara.)

Izquierda: La producción de antibióticos es un negocio a gran escala en la Tierra. El mercado anual mundial está valorado en más de 20.000 millones de dólares.

¿Superará MOBIAS en el espacio, el rendimiento que produce en la Tierra?

"Sospecho que observaremos un aumento [en órbita], pero tenemos que realizar la prueba para comprobarlo," dice Klaus. Si las bacterias sí se producen en exceso, y los investigadores pueden averiguar por qué, esos factores podrían ser imitados en instalaciones terrestres. Incluso un leve aumento en el rendimiento de la producción, explica Klaus, sería muy significativo comercialmente: un cálculo sostiene que cada aumento del uno por ciento en el rendimiento ahorraría aproximadamente seis millones de dólares por año en los costos de producción de los antibióticos.

Estas perspectivas mantienen a los investigadores prestando mucha atención a estos pequeños microbios. ¿Se menosprecia a las bacterias? Todo lo contrario.

Más Información

Desarrollo de Productos Espaciales -- El objetivo del programa de Desarrollo de Productos Espaciales (SPD, por sus siglas en inglés) de la NASA, dirigido desde el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, es ayudar a las empresas estadounidenses a explorar el potencial -- y recoger los frutos -- de realizar negocios en el espacio. SPD ayuda a trasladar los beneficios del espacio a la Tierra, en donde enriquece la vida diaria del público estadounidense.

Instituto de Investigación Farmacéutica Bristol-Myers Squibb -- este Socio Industrial trabaja con BioServe y con la NASA para estudiar la producción de antibióticos en el espacio.

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Derecha: Un tubo de ensayo lleno de colonias bacterianas cultivadas en el espacio (derecha), junto a un control terrestre similar (izquierda). La producción del antibiótico "Monorden" aumentó un 200% en el tubo de ensayo con gravedad cero, y fue transportado en la misión del Transbordador Espacial STS-77, en 1996. [más información] Crédito: BioServe Space Technologies.

Tecnologías Espaciales BioServe -- Centro Comercial Espacial (CSC) sin fines de lucro, patrocinado por la NASA, se encuentra ubicado en la Universidad de Colorado, en Boulder, Colorado, y en la Universidad Estatal de Kansas, en Manhattan, Kansas (BioServe-KSU), fundado en octubre de 1987. El programa de Desarrollo de Productos Espaciales (SPD) de la NASA, en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, fomenta la comercialización del espacio por medio de la industria a través de 17 CSCs.

Enlaces a la Red sobre antibióticos: ¿Qué diablos es un antibiótico? (Insectos en las Noticias);

Programa US BioSatellite -- Hacia fines de la década de 1960, los investigadores descubrieron que las bacterias crecían mejor en el espacio.


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