Sergio Santa María, de animales nativos en Perú a levadura en el espacio

Tras el lanzamiento de la misión Artemis I el 16 de noviembre de 2022, el biólogo peruano Sergio Santa María celebró dos veces. La primera, cuando el megacohete lunar Sistema de Lanzamiento Espacial despegó con éxito, transportando al espacio a la nave espacial sin tripulación Orion. La segunda, cuando unas horas más tarde un pequeño satélite CubeSat llamado BioSentinel se liberó del adaptador de la etapa de Orion para iniciar su propia aventura cósmica.

Orion regresó a la Tierra el 11 de diciembre, pero BioSentinel se ha acomodado en una órbita alrededor del Sol para llevar a cabo su misión durante al menos seis meses.

Desde el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, Santa María lidera esta misión, la cual realizará el primer experimento biológico de larga duración en el espacio profundo. Tras ser liberado, el satélite del tamaño de una caja de zapatos desplegó sus paneles solares para recargar las baterías, sobrevoló la Luna, y siguió de largo. Lleva dentro un complejo sistema para estudiar el impacto de la radiación de versátiles microorganismos: células de levadura.

Este experimento tiene como principal objetivo estudiar cómo la biología responde a nivel genético al impacto de la radiación presente en el espacio profundo, en preparación para misiones tripuladas a la Luna y, más adelante, a Marte.

De animales a microorganismos

Mucho antes de enviar levadura al espacio desde Estados Unidos, Santa María estaba estudiando animales autóctonos, especialmente roedores, en los diferentes ecosistemas del Perú.

Nacido en Lima, estudió biología con enfoque en ecología. Durante sus estudios, viajó a través de las costas, sierras y selvas peruanas siguiendo la pista de animales nativos. “Estábamos tratando de estudiar cómo se desempeñan en diferentes niveles de altura”, explica Santa María, “y queríamos ver cómo se han adaptado a través de muchos años, para entender cómo responden a esa altura, algo que se ve mucho en humanos también”.

Las salidas de campo a las montañas con su equipo de investigación le dieron acceso a campamentos de minería, donde observó cómo la falta de protección adecuada deja a los trabajadores expuestos a metales tóxicos que podrían afectan su material genético. Eligió este tema para su tesis de licenciatura.

El interés de Santa María por la respuesta del cuerpo humano a los tóxicos ambientales lo llevó a emigrar a Estados Unidos en 2003. Inició sus estudios de doctorado en Centro Médico de la Universidad de Texas en Galveston, Texas, centrándose en los efectos de la radiación ultravioleta sobre el ADN. Fue allí cuando ajustó el enfoque de sus sujetos de estudio a la microescala: ya no estudiaba animales o humanos, sino microorganismos.

Durante el transcurso de su doctorado, Santa María realizó prácticas en tres laboratorios. Uno de ellos quedaba en un centro muy cerca de su universidad: el Centro Espacial Johnson de la NASA, en Houston. “Allí tuve la oportunidad de hacer estudios de citogenética, que es cuando ves a los cromosomas humanos en el microscopio”, cuenta el científico. Si bien le atrajo ese campo de investigación, decidió continuar con sus estudios en la universidad. En ese momento, no sabía que su camino profesional lo traería de regreso a la NASA.

Tras completar su doctorado siguió investigando los efectos de la radiación, esta vez no ultravioleta sino ionizante, un tipo de radiación presente en abundancia en el espacio profundo. Durante su postdoctorado en el Centro Médico de la Universidad de Nueva York en Manhattan trabajó con organismos biológicos modelo, que permiten hacer correlaciones con los posibles efectos en humanos. “Uno de los más usados son las células de levadura”, dice Santa María. “Y cuando se dio una oportunidad de empleo en la NASA, apliqué y cumplía con todos los requisitos: trabajar con animales modelo, trabajar con radiación, experiencia en genética”.

En 2014 hizo el viaje de Nueva York a California para sumarse al Centro de Investigación Ames de la agencia. Ocho años más tarde, prepararía levadura para viajar en un cohete hacia la Luna y más allá.

Centinela biológico

BioSentinel (BioCentinela en español) es uno de los 10 CubeSats de demostración de tecnología e investigaciones científicas que aprovecharon el viaje de Artemis I al espacio profundo. BioSentinel estudiará cómo reaccionan las células de levadura, a nivel genético, a los diferentes tipos de radiación a las que estarán expuestas. El equipo de investigación quiere entender cuánto tiempo demoran las células de levadura en reparar el daño causado por la exposición a esa radiación en un ambiente de microgravedad.

La radiación espacial es uno de los mayores peligros a los que se enfrentarán los astronautas que viajen más allá del escudo protector de la Tierra, la magnetósfera. Durante más de 20 años, seres humanos han vivido de forma continua en el espacio a bordo de la Estación Espacial Internacional, La estación orbita en la órbota baja de la Tierra, dentro del escudo protector de nuestro planeta. El siguiente video explica cómo Artemis I, incluyendo BioSentinel, ayudará a ahondar en nuestro conocimiento sobre los efectos de la radiación en el espacio profundo.

Con las misiones Artemis, la NASA y sus socios buscan establecer una presencia humana a largo plazo en la Luna, y sentar las bases para viajes tripulados a Marte más adelante. “La idea es siempre ir hacia el futuro”, explica Santa María. “Si queremos quedarnos en la Luna, tenemos que saber cómo vamos a responder no solamente a nivel humano, sino también cómo vamos, por ejemplo, a generar comida. Las plantas, ¿cómo van a crecer? Si queremos hacer yogurt, si queremos hacer cerveza en la Luna, ¿cómo va a funcionar?”.

“A nivel científico, el gran objetivo es entender cómo responde la biología en el espacio profundo, antes de tener que enviar a nuestros astronautas a viajes de muchos años”, dice Santa María. “No tenemos aún una buena idea de lo que pasa con la exposición de largo tiempo y crónica a la radiación ionizante, y eso es un problema.” Santa María explica que no es posible replicar ese bombardeo constante de radiación en el espacio en un laboratorio en Tierra. El experimento cuenta con una unidad de control en la Estación Espacial Internacional, donde existe un ambiente de microgravedad, y otra unidad de control en tierra para comparar estas condiciones con el entorno del espacio profundo.

“A nivel tecnológico, el objetivo es desarrollar una nave espacial que permita hacer experimentos biológicos en el espacio profundo”, dice Santa María. Es ahí donde entra el pequeño satélite, que lleva dentro la levadura deshidratada, un sistema de fluidos para “activarlas”, y varios otros sistemas, como de navegación y comunicaciones. A través de la Red del espacio Profundo de la NASA, el equipo de BioSentinel envía comandos al satélite desde la Tierra, pero el experimento en sí tiene lugar de forma autónoma.

Por eso, experimentos como BioSentinel abrirán las puertas a una nueva era de estudios biológicos controlados en el espacio. “Una vez que comprobemos que la tecnología funciona, que las levaduras sobrevivieron, que están creciendo, quizás sea un poco más fácil para la siguiente misión”, dice el científico.

Como nunca antes

Más allá de BioSentinel, Santa María sigue con la vista puesta en la Luna. En 2022, él y su equipo fueron elegidos para desarrollar un nuevo proyecto similar a BioSentinel, pero que tendrá lugar sobre la superficie lunar. El experimento alunizará a bordo de un módulo comercial en el futuro, en el marco de la iniciativa Servicios comerciales de carga útil lunar de la NASA.

A diferencia del espacio profundo, la Tierra o la Estación Internacional Espacial, la Luna tiene un sexto de la gravedad de la Tierra, una variable que podría afectar los impactos de la radiación en el ADN. Además, en la Luna existe la radiación por neutrones, un tipo particular de radiación que también podría tener efectos biológicos negativos. Esta se genera cuando los rayos cósmicos galácticos rebotan en el regolito o suelo lunar, explica Santa María. El proyecto, llamado Instrumento explorador lunar para aplicaciones de biología espacial (LEIA), ayudará a mejorar la comprensión sobre cómo la radiación presente en la Luna podría afectar al cuerpo humano, en preparación para misiones tripuladas.

“La idea de enviar a algo al espacio que tú estás trabajando es algo quizás único. No hay mucha gente que pueda decir de que su trabajo va a ir al espacio y va a tener un efecto a futuro”, dice Santa María. “Esa es la parte que a mí me atrae más: hacer cosas que no se han hecho antes”.

Por Noelia González
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland