El esperma liofilizado de estos ratones ha permanecido intacto durante 6 años en el espacio
Miércoles 23 de
Junio 2021
Un experimento llevado a cabo en la Estación Espacial Internacional con esperma de ratón aporta nuevas pistas sobre la resistencia de las células vivas a la radiación en el espacio
El espacio es un lugar inhóspito. El vacío, las variaciones extremas de temperatura, la ausencia de gravedad y sus efectos fisiológicos en el organismo, los miles de objetos que cada día se cruzan en la trayectoria de una nave espacial, o la situación de encontrarse aislados, solos y encapsulados en un lugar llamado irónicamente espacio, son solo algunos de los retos que el ser humano ha de enfrentar si un día quiere hacer de las fronteras que se encuentran más allá de la fina atmósfera de nuestro planeta un lugar para vivir.
Algunas de estas amenazas son perceptibles, visibles y tangibles. Otras, no obstante, pasan más desapercibidas, más no por ello resultan menos intimidantes. Hablamos como no podría ser otra manera, de la radiación, presente en todas y cada una de las misiones espaciales acometidas por el hombre, y a la que todo ser vivo que se aventura fuera de la protección de la Tierra ha de hacer frente.
En cuanto a esta radiación, si bien es cierto que algunos experimentos han resuelto que microorganismos como los tardígrados pueden resistir a esta y otras amenazas, una de las mayores preocupaciones de los científicos en relación a las misiones espaciales siempre se ha enfocado en la capacidad de la radiación para producir daños en el ADN y ocasionar mutaciones que se puedan transmitir a la descendencia. A este respecto expertos de todo el mundo llevan años realizando experimentos para tratar de comprender como se ven afectados los organismos en el vacío del espacio, sin embargo la falta de congeladores a bordo de la Estación Espacial Internacional -ISS- o la imposibilidad en la Tierra para imitar la radiación espacial, hasta ahora había impedido el estudio a largo plazo de la radiación sobre las células vivas.
Liofilizar, irradiar, hidratar y emplear: la vida resiste
Para superar estas limitaciones, el investigador del Centro de Biotecnología Avanzada de la Universidad de Yamanashi, Sayaka Wakayama, y sus colegas, liofilizaron muestras de esperma de 12 ratones y las sellaron dentro de unas cápsulas pequeñas y livianas que fueron transportadas a la ISS con un cohete y sin necesidad de un congelador.
Tras 9 meses, una parte de las muestras regresaron a la Tierra para confirmar que el experimento estaba funcionando, dejando el resto a bordo de la ISS durante 2 años y 9 meses, y durante 5 años y 10 meses respectivamente. Transcurrido este periodo, los investigadores utilizaron detectores de pistas nucleares y dosimetría termoluminiscente para determinar cuanta radiación habían absorbido las muestras y realizar diversas pruebas para evaluar el daño del ADN en los núcleos de los espermatozoides. Así, los investigadores encontraron que las estancias a largo plazo a bordo de la ISS no produjeron como resultado daños en el ADN de los espermatozoides liofilizados de los ratones.
"Conocemos bastante sobre la tolerancia a ambientes extremos observada en arqueas, tardígrados y larvas de quironómidos. Por ejemplo, sabemos que los tardígrados se vuelven inmóviles y se encogen adoptando un estado llamado "anhidrobiótico" mediante el cual adquieren una fuerte tolerancia a la variación extrema de temperatura y a los niveles letales de radiación de espacio" cuenta Wakayama. "Además, algunos de ellos sobreviven incluso al ser expuestos al espacio exterior".
"Por el contrario, se ha creído comúnmente durante mucho tiempo que las llamadas especies superiores como los mamíferos, no pueden entrar en un estado anhidrobiótico, y de hecho ninguna de estas especies ha sobrevivido cuando han sido expuestas a condiciones tan extremas", continúa explicando el investigador. "Sin embargo, lo que si se ha demostrado por nuestra parte y por la de otros investigadores, es que a partir de los cadáveres o los cuerpos congelados de algunas especies, es posible rescatar los núcleos de sus células somáticas para trasplantarlos en ovocitos vivos y producir una descendencia clonada".
Suena a auténtica ficción, pero los experimentos respaldan las palabras de Wakayama. Así, el investigador y su equipo, una vez en las muestras llegaron a la Tierra, rehidrataron los espermatozoides, los inyectaron en ovarios frescos y los injertaron en hembras de ratón.El resultado fue el nacimiento de los que los científicos han bautizado como "crías espaciales" de ratón sanas. Posteriormente, a partir de la secuenciación de ARN determinaron que no había diferencias de expresión genética entre estas "crías espaciales" y aquellas nacidas de los experimentos de control con ADN conservado en la Tierra.
Así, al proporcionar información sobre cómo la radiación espacial afecta la reproducción de los mamíferos, este experimento con esperma de ratón liofilizado y almacenado a bordo de la ISS durante casi 6 años, descubrió que la radiación no afectó el ADN de los espermatozoides ni a su capacidad para para la reproducción. Otros experimentos con exposición a rayos X en la Tierra además sugieren que el esperma de ratón podría conservarse en la ISS durante más de 200 años sin sufrir daños.
Japón: la fina línea entre la ciencia y la ciencia ficción
Wakayama añade que también recientemente han demostrado que la liofilización completa de los espermatozoides de mamíferos en la Tierra, un proceso similar al estado anhidrobiótico de los tardígrados, ha demostrado ser viable incluso a temperatura ambiente sin perder su potencial función reproductora. "Estos hallazgos sugieren que, aunque todo el cuerpo de los mamíferos presenta una gran susceptibilidad a los ambientes extremos, sus núcleos celulares pueden retener el potencial de la vida y generar descendientes sanos a partir la biotecnología reproductiva reciente.
"Si dichos núcleos exhiben una fuerte tolerancia a ambientes extremos durante largos períodos, podría ser posible resucitar especies extintas de cadáveres congelados, rescatar especies en peligro de extinción a partir de sus restos, preservar cepas de ratones modificadas genéticamente a temperatura ambiente y de cara a un posible desastre a gran escala en la Tierra como la inutilización de los sistemas electrónicos de una gran parte del planeta a causa de una tormenta solar, conservar una reserva del recursos genéticos en la Luna", concluye.
Algunas de estas amenazas son perceptibles, visibles y tangibles. Otras, no obstante, pasan más desapercibidas, más no por ello resultan menos intimidantes. Hablamos como no podría ser otra manera, de la radiación, presente en todas y cada una de las misiones espaciales acometidas por el hombre, y a la que todo ser vivo que se aventura fuera de la protección de la Tierra ha de hacer frente.
En cuanto a esta radiación, si bien es cierto que algunos experimentos han resuelto que microorganismos como los tardígrados pueden resistir a esta y otras amenazas, una de las mayores preocupaciones de los científicos en relación a las misiones espaciales siempre se ha enfocado en la capacidad de la radiación para producir daños en el ADN y ocasionar mutaciones que se puedan transmitir a la descendencia. A este respecto expertos de todo el mundo llevan años realizando experimentos para tratar de comprender como se ven afectados los organismos en el vacío del espacio, sin embargo la falta de congeladores a bordo de la Estación Espacial Internacional -ISS- o la imposibilidad en la Tierra para imitar la radiación espacial, hasta ahora había impedido el estudio a largo plazo de la radiación sobre las células vivas.
Liofilizar, irradiar, hidratar y emplear: la vida resiste
Para superar estas limitaciones, el investigador del Centro de Biotecnología Avanzada de la Universidad de Yamanashi, Sayaka Wakayama, y sus colegas, liofilizaron muestras de esperma de 12 ratones y las sellaron dentro de unas cápsulas pequeñas y livianas que fueron transportadas a la ISS con un cohete y sin necesidad de un congelador.
Tras 9 meses, una parte de las muestras regresaron a la Tierra para confirmar que el experimento estaba funcionando, dejando el resto a bordo de la ISS durante 2 años y 9 meses, y durante 5 años y 10 meses respectivamente. Transcurrido este periodo, los investigadores utilizaron detectores de pistas nucleares y dosimetría termoluminiscente para determinar cuanta radiación habían absorbido las muestras y realizar diversas pruebas para evaluar el daño del ADN en los núcleos de los espermatozoides. Así, los investigadores encontraron que las estancias a largo plazo a bordo de la ISS no produjeron como resultado daños en el ADN de los espermatozoides liofilizados de los ratones.
"Conocemos bastante sobre la tolerancia a ambientes extremos observada en arqueas, tardígrados y larvas de quironómidos. Por ejemplo, sabemos que los tardígrados se vuelven inmóviles y se encogen adoptando un estado llamado "anhidrobiótico" mediante el cual adquieren una fuerte tolerancia a la variación extrema de temperatura y a los niveles letales de radiación de espacio" cuenta Wakayama. "Además, algunos de ellos sobreviven incluso al ser expuestos al espacio exterior".
"Por el contrario, se ha creído comúnmente durante mucho tiempo que las llamadas especies superiores como los mamíferos, no pueden entrar en un estado anhidrobiótico, y de hecho ninguna de estas especies ha sobrevivido cuando han sido expuestas a condiciones tan extremas", continúa explicando el investigador. "Sin embargo, lo que si se ha demostrado por nuestra parte y por la de otros investigadores, es que a partir de los cadáveres o los cuerpos congelados de algunas especies, es posible rescatar los núcleos de sus células somáticas para trasplantarlos en ovocitos vivos y producir una descendencia clonada".
Suena a auténtica ficción, pero los experimentos respaldan las palabras de Wakayama. Así, el investigador y su equipo, una vez en las muestras llegaron a la Tierra, rehidrataron los espermatozoides, los inyectaron en ovarios frescos y los injertaron en hembras de ratón.El resultado fue el nacimiento de los que los científicos han bautizado como "crías espaciales" de ratón sanas. Posteriormente, a partir de la secuenciación de ARN determinaron que no había diferencias de expresión genética entre estas "crías espaciales" y aquellas nacidas de los experimentos de control con ADN conservado en la Tierra.
Así, al proporcionar información sobre cómo la radiación espacial afecta la reproducción de los mamíferos, este experimento con esperma de ratón liofilizado y almacenado a bordo de la ISS durante casi 6 años, descubrió que la radiación no afectó el ADN de los espermatozoides ni a su capacidad para para la reproducción. Otros experimentos con exposición a rayos X en la Tierra además sugieren que el esperma de ratón podría conservarse en la ISS durante más de 200 años sin sufrir daños.
Japón: la fina línea entre la ciencia y la ciencia ficción
Wakayama añade que también recientemente han demostrado que la liofilización completa de los espermatozoides de mamíferos en la Tierra, un proceso similar al estado anhidrobiótico de los tardígrados, ha demostrado ser viable incluso a temperatura ambiente sin perder su potencial función reproductora. "Estos hallazgos sugieren que, aunque todo el cuerpo de los mamíferos presenta una gran susceptibilidad a los ambientes extremos, sus núcleos celulares pueden retener el potencial de la vida y generar descendientes sanos a partir la biotecnología reproductiva reciente.
"Si dichos núcleos exhiben una fuerte tolerancia a ambientes extremos durante largos períodos, podría ser posible resucitar especies extintas de cadáveres congelados, rescatar especies en peligro de extinción a partir de sus restos, preservar cepas de ratones modificadas genéticamente a temperatura ambiente y de cara a un posible desastre a gran escala en la Tierra como la inutilización de los sistemas electrónicos de una gran parte del planeta a causa de una tormenta solar, conservar una reserva del recursos genéticos en la Luna", concluye.
Con información de
NATIONAL GEOGRAPHIC
