Febrero 3, 2004: Las moscas de la fruta tienen grandes ojos y son largas y delgadas, aman las bananas podridas y, siguiendo las órdenes de sus cerebros del tamaño de una cabeza de alfiler, pueden desovar cientos de huevos cada día.

Tenemos muchas cosas en común con las moscas.

Genéticamente hablando, la gente y las moscas de la fruta son sorprendentemente parecidas, explica la bióloga Sharmila Bhattacharya del Centro de Investigación Ames de la NASA. "Aproximadamente el 61% de los genes de enfermedades humanas que se conocen tienen una contrapartida identificable en el código genético de las moscas de la fruta, y el 50% de las secuencias proteínicas de la mosca tiene análogos en los mamíferos".

Arriba: Lado a lado, un macho y una hembra de la mosca de la fruta.

Esta es la razón por la cual las moscas de la fruta, conocidas para los científicos como Drosophila melanogaster, son comunes en los laboratorios de investigación genética. Para propósitos de investigación, fácilmente pueden reemplazar a los humanos. Se reproducen rápidamente, de modo que muchas generaciones pueden ser estudiadas en un corto tiempo, y ya se conoce el mapa completo de su genoma. "La Drosophila es utilizada como modelo genético para varias enfermedades humanas, incluyendo las de Parkinson y de Huntington", hace notar Bhattacharya.

Están a punto de convertirse también en modelos genéticos para los astronautas.

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La profesora Kate Beckingham de la Universidad de Rice, en colaboración con Bhattacharya y con Douglas Armstrong de la Universidad de Edimburgo, está planeando enviar algunas moscas de la fruta a la Estación Espacial Internacional (EEI). Su experimento se denomina "Comportamiento y Expresión Genética de la Drosophila en Microgravedad". Su propósito es descubrir cómo el viaje espacial afecta a los genes, tanto de la Drosophila como de los humanos.

Este es un tema de mucho interés para la NASA. Durante un viaje espacial típico, los astronautas se ven expuestos a una variedad de fuerzas gravitacionales. En un viaje a Marte, por ejemplo, un explorador soportaría varias g durante el lanzamiento, cero-g durante el largo crucero interplanetario, y 0,38-g durante su estancia en el planeta rojo. ¿Cómo reaccionarán sus genes ante estos cambios? ¿Se expresarían en formas nuevas o inesperadas?

"Los genes se "expresan a sí mismos" ordenando a las células que produzcan proteínas", explica Beckingham. Hay aproximadamente 50.000 proteínas diferentes en el cuerpo humano y éstas participan prácticamente en todos los procesos humanos. Nos ayudan a digerir nuestra comida, a coagular la sangre y a curar las heridas. Son los bloques de construcción de las células y de los tejidos. "Si los genes ordenan un diferente tipo de proteínas en el espacio porque la baja gravedad se lo indica, muchas de estas cosas podrían cambiar".

Arriba: Cuando los genes se expresan, la información genética del ADN es primero copiada a una molécula del ARN mensajero (mRNA). El mRNA lleva esta información desde el núcleo de la célula al citoplasma, donde las proteínas son ensambladas a partir de aminoácidos. [más información]

"Ya tenemos evidencia de que la falta de peso altera la expresión genética", agrega. En 1999, por ejemplo, los científicos hicieron crecer células de riñón humano a bordo del Transbordador Espacial. Más de mil genes de las células se comportaron en forma diferente. Entre otras cosas, produjeron exceso de receptores de vitamina D. Este superávit de receptores de vitamina D puede reducir el riesgo de cáncer de próstata en los hombres. Quizás sea un beneficio de los vuelos espaciales.

Otros cambios son menos positivos. Los estudios han mostrado que las células que enfrentan a las enfermedades en los sistemas inmunes de los astronautas no atacan tan eficazmente a los gérmenes como lo hacen en la Tierra. Si uno se enferma en el espacio, podría ser más difícil mejorarse. Los huesos de los astronautas se debilitan durante los viajes largos, y con la falta de ejercicio sus músculos se atrofian. "Todas estas cosas tienen sus raíces en la expresión genética", dice Beckingham.

Los efectos de los viajes espaciales en la actividad genética, son algo indiscutible. Pero los investigadores no pueden predecir todavía cuáles serán los genes afectados, o la forma precisa cómo la gravedad comunica cambios a los genes.

Este es el propósito de la mosca de la fruta. El equipo de Beckingham criará por lo menos nueve generaciones de Drosophila a bordo de la EEI, con unas 120 moscas en cada generación. Unas 30 de cada camada serán recogidas y congeladas por los astronautas. Eventualmente, las moscas congeladas serán regresadas a la Tierra donde los investigadores analizarán su ARN mensajero (mRNA), y de este modo sus proteínas, para determinar cuáles genes fueron más activos o menos activos en órbita.

Arriba: Con las moscas de la fruta a bordo, la EEI se convertirá en un laboratorio de investigación genética. [imagen ampliada]

A bordo de la EEI, "las moscas estarán dentro de un hábitat especial para insectos", dice Beckingham. Paredes transparentes y una cámara de video permitirán monitorear el comportamiento de las moscas. "Estaremos observando sus rituales de cortejo, su velocidad, y cómo vuelan; estas son pistas de su actividad genética".

Las moscas también pasarán algún tiempo girando dentro de pequeños centrifugadores. "Podemos ajustar la rotación para simular diferentes niveles de gravedad, desde la casi total carencia de peso hasta dos veces la gravedad de la Tierra", dice Beckingham. "Podríamos también explorar la gravedad de la Luna (1/6 g) y de Marte, para ver cómo cambiaría la expresión genética en esos mundos".

Las moscas se trasladarán a la EEI a bordo del Transbordador Espacial luego de que éste retorne a sus vuelos. Comenzarán su viaje como huevos, incubarán en ruta, y arribarán a la estación espacial en forma larval. Beckingham espera que las pequeñas moscas crezcan y se reproduzcan, produciendo la fundación de un enjambre que orbitará la Tierra durante 90 días. No es mucho tiempo para un humano, pero significa varias generaciones de moscas de la fruta.

Algún día también vivirán en el espacio muchas generaciones de personas. Si los cambios genéticos se acumulan de generación en generación (una incógnita del viaje espacial), los colonizadores de la Luna o de Marte podrían divergir genéticamente de sus parientes terráqueos. Vivir en Marte lo convertiría a uno en marciano. Las moscas de la fruta podrían advertirnos sobre ese proceso (si es que existe).

Arriba: La Profesora Kate Beckingham de la Universidad de Rice. [más información]

"Nueve generaciones de Drosophila no son suficientes como para sacar conclusiones definitivas sobre los cambios heredados", dice cautamente Bhattacharya. Pero es un comienzo. El experimento de 90 días indicará algunos de los genes más afectados por el viaje espacial, y probará el diseño del hábitat donde puedan vivir más generaciones de moscas. Serán necesarias cientos de generaciones para estudiar apropiadamente la evolución genética en el espacio, piensa Beckingham. "Esto será en el futuro", dice.

Mientras tanto, quizás sea tiempo de comenzar a empacar bananas en los cohetes de suministro de la EEI. Podridas, por favor.

Manténgase sintonizado con Ciencia@NASA para más información acerca de esta investigación, incluyendo una futura nota que describe el proceso de selección de astronautas... para las moscas de la fruta.