Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Los cangrejos y la limpieza espacial

Desde hace pocos los astronautas que se turnan en la Estación Espacial Internacional (EEI), están experimentando con un nuevo y útil instrumento: un laboratorio biológico en miniatura, del tamaño de un teléfono móvil, el LOCAD-PTS, iniciales de Lab-On-a-Chip Applications Development - Portable Test System, es decir, un Sistema Portátil de Prueba y Desarrollo de Aplicaciones de Laboratorio en un Microprocesador, capaz de detectar la presencia de bacterias o de hongos en la superficie de las naves espaciales con mayor rapidez y sensibilidad que los métodos de cultivo convencionales. Para su desarrollo ha sido esencial contar con la colaboración de un cierto cangrejo l.

CANGREJOS
Es el cangrejo rey, cacerolita o bayoneta, nombre común de varias especies marinas de limulus, con una estructura intermedia entre crustáceo y arácnido, color castaño oscuro y tamaño que alcanza los 60 cm. La cabeza y el tórax están fusionados en un cefalotórax, cubierto en su parte superior por un caparazón duro, grueso y con forma de herradura. El animal tiene un ojo compuesto de gran tamaño a cada lado del cefalotórax, dos pares de ojos sencillos más pequeños entre los ojos compuestos, y cinco órganos fotorreceptores debajo del caparazón. La boca se encuentra en el centro de la cara inferior del cefalotórax y a cada lado de ella hay un par de pinzas (quelíceros) para atrapar a las presas y seis pares de patas ambulatorias.

La especie más común vive en la costa este del continente americano y el resto se suele encontrar en el este del océano Pacífico (Asia). Pasa gran parte de su vida enterrado en la arena, donde captura a sus presas alimentándose de moluscos, gusanos y otros invertebrados.

Los fósiles de los cangrejos cacerola se remontan al periodo ordovícico, hace unos 500 millones de años. Desde la antigüedad estos cangrejos se usaron como cebo, hasta que en el año 1964 se descubrió que su sangre contenía una sustancia muy útil para detectar con gran sensibilidad endotoxinas bacterianas en los fármacos y en varias enfermedades bacterianas. Como los animales pueden ser devueltos al agua una vez extraída parte de su sangre este uso no es necesariamente una amenaza para su supervivencia. No obstante, su número empieza a descender con claridad en Asia debido a la contaminación y otros factores.

LIMPIEZA
La  limpieza de las naves espaciales es un tema crucial. Una de las metas científicas principales de las futuras misiones Constellation de la NASA para la búsqueda de vida en Marte será la de tomar y traer muestras adecuadas. En estos contactos Tierra-Marte hemos de evitar a toda costa que se trasladen microorganismos desde un planeta al otro.

Asimismo, la limpieza es esencial para controlar la salud de los astronautas y para monitorear los materiales electrónicos y estructurales, a los que determinados hongos y bacterias pueden provocar corrosión o daños según manifiesta Wainwright, el investigador principal del proyecto.

El instrumento LOCAD-PTS está diseñado para que los astronautas puedan realizar los análisis a bordo, sin necesidad de enviar los materiales analizados a laboratorios en la Tierra. Un ejemplo: en una misión a Marte, a mitad de camino de la Tierra, un astronauta no se siente bien y pretende no enfermar ni contagiar a sus compañeros. ¿Debería tomar un antibiótico?. Y en caso positivo, ¿de qué clase?. Para acertar es preciso saber si el agente infectivo es un virus o una bacteria. En la Tierra, el método más fiable de diagnóstico es tomar una muestra de fluido orgánico y cultivarlo en placas de Petri en un laboratorio médico. El cultivo revela si la infección es viral (y responde a los antibióticos) o bacteriana o fúngica (que sí responderá). El cultivo también señala las especie del microorganismo y, de esta manera, la clase de antibiótico más efectivo.

Según Norman Wainwright el LOCAD es ideal para conseguir esos mismos propósitos como se está comprobando desde las pruebas en tierra que se vienen realizando desde abril del 2007 hasta las actuales en marcha, en la EEI.

Un ejemplo de su efectividad: se encontraron bacterias gram-negativas en la esclusa de aire del módulo US Quest, el conducto que lleva de la cabina interior al exterior de la estación espacial, donde los astronautas "acampan" por una noche y se despresurizan antes de salir al espacio. Aunque la esclusa estaba en general muy limpia existían bacterias en el asa de la entrada a la esclusa. Ello sería relevante si los miembros de una tripulación estuvieran a punto de embarcarse en una misión de recolección de muestras en Marte. Recientemente, la astronauta Sandy Magnus descubrió un lugar que funcionaba como un depósito de hongos: la zona donde los astronautas colocan los pies mientras trabajan con sus computadoras portátiles. También ocurrió lo mismo en el "gimnasio", donde los astronautas montan una bicicleta modificada con el fin de combatir los efectos del debilitamiento muscular en ambientes de baja gravedad. Para evitar salir flotando lejos de la bicicleta mientras pedalean usan soportes de mano y El LOCAD descubrió la existencia de algunos hongos en ellos.

LOCAD-PTS
El dispositivo se ha desarrollado por la NASA y los Laboratorios Charles River de Carolina del Sur. El instrumento depende de cuatro enzimas extraídas de las células sanguíneas del cangrejo cacerola que tiene un sistema inmunitario muy primitivo pero tan  sensible que una única bacteria puede ser suficiente para provocar la presencia de enzimas en el sistema inmunitario del cangrejo, que coagulan la sangre para cerrar una herida.

En los cartuchos del dispositivo se encuentran insertadas, secas, unas pequeñas cantidades de esas enzimas. Los astronautas recogen las muestras a analizar con un hisopo y las colocan en el dispositivo. Al introducir la muestra líquida las enzimas se rehidratan y si las muestras contienen bacterias, sus toxinas reaccionan con las enzimas, cambiando el color del líquido, de modo que el grado del cambio de color depende del número de gérmenes. Ya se cuenta con cartuchos específicos para la detección de endotoxinas (marcadoras de bacterias gram-negativas), de glucanos (hongos) y de ácido lipoteicoico (bacterias gram-positivas), completándose los análisis en menos de 15 minutos. Así se han obtenido muy valiosos datos durante las últimas expediciones de la EEI (desde la 14 a  la18).

Con cada generación de cartuchos desarrollada las detecciones se han hecho más específicas y el objetivo final es poder detectar una amplia variedad de componentes tanto biológicos como químicos, dentro y fuera de la nave espacial, lo cual sería particularmente importante para misiones de larga duración a la Luna o a Marte".

Es evidente la gran aplicabilidad futura de esta técnica para analizar agua, aire o alimentos así como para usarla en el ámbito analítico hospitalario normal.
Más en:
http://www.nasa.gov/mission_pages/station/science/experiments/LOCAD-PTS.html#overview


AGUILA IMPERIAL
Aunque en la lista roja de la Unión Internacional para la Conservación de la naturaleza es considerada como una de las especies más amenazada de extinción, el Aquila adalberti o águila imperial española continua su recuperación y los ejemplares censados han pasado de ser 38 parejas en 1974 hasta las 253 parejas en el año 2008, con una relación de productividad entre 1,19 y 1,29 crías por hembra y año y una relación de supervivencia entre 0,92 y 0,99. La investigación se acaba de publicar en la revista Oryx