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Gusanos y Gravedad
25 de Septiembre de 2002.
 Varios científicos de un laboratorio de la NASA están experimentando con pequeños gusanos, sometiéndolos a fuerzas centrífugas que serían fatales para un ser humano. El objetivo principal es comprender mejor los mecanismos de adaptación de los seres vivos frente a las fuerzas gravitatorias que encuentran los astronautas al dejar la Tierra.
Los diminutos gusanos, que sólo miden 1 mm de largo y que apenas son visibles sin la ayuda de un microscopio, han sido sometidos durante cuatro días a fuerzas centrífugas equivalentes a entre 20 y 100 veces la gravedad terrestre (G). Comparativamente hablando, los pilotos de aeronaves que no usan trajes especiales pueden perder el conocimiento cuando encuentran aceleraciones mayores de 3 G. Este efecto puede ser letal cuando se hace muy prolongado.
Con la ayuda de un ingenioso sistema de cámaras diseñado en la Harvey Mudd University, los investigadores de la NASA han observado a los gusanos mientras se les sometía a elevadas aceleraciones. Los estudios se están realizando en el Centro de Investigación Ames.
"Observando los cambios que ocurren en la transición de hipergravedad a gravedad normal (1 G), presumimos que podremos predecir los cambios resultantes de la ausencia casi total de gravedad que experimentan los astronautas en vuelo", ha dicho la bióloga e investigadora principal Catharine Conley. "Estamos planeando, en misiones futuras, enviar cultivos del gusano (cuyo nombre científico es Caenorhabditis elegans o C. elegans) al espacio, para someterlos a microgravedad y así poner nuestras predicciones a prueba". El vocablo microgravedad se refiere a la ausencia casi total de gravedad.
"En el espacio, se experimentan niveles de radiación mucho más elevados que los que se observan en la superficie terrestre", dijo Conley. "Los altos niveles de radiación aumentan la proporción de mutaciones en los seres vivos. La rapidez con que se reproduce el gusano nos permite observar varias generaciones en el lapso de tiempo que dura una misión del transbordador espacial, y estudiar los efectos a largo plazo de la radiación y la microgravedad en estas generaciones", añadió Conley.
"Ya se ha transportado el C. elegans en el transbordador espacial con anterioridad, y se observó que los cultivos se reprodujeron normalmente, sin cambios importantes visibles a nivel morfológico", aclaró Conley. "Nos interesa estudiar la expresión genética en los cultivos que se enviaron en el transbordador, y comparar los resultados con las observaciones que señalan cambios específicos en la expresión de ciertos genes en otros animales (vertebrados, ya que C. elegans es un invertebrado)". La expresión de un gen es el fenómeno por el cual la información contenida en el gen se manifiesta en la forma de características morfológicas específicas, como el color de los ojos, la susceptibilidad a ciertas enfermedades hereditarias, y tantas otras.
El C. elegans es un gusano perteneciente a la familia de los nematodos, vive en el suelo y llega a medir aproximadamente 1 mm. En un estudio preliminar, se sometieron algunos cultivos a 20 veces la fuerza de la gravedad terrestre en una centrifugadora diseñada para estudios en seres humanos. Se observó la respuesta de los cultivos a este tratamiento al pararse la centrifugadora. Sometidos a una fuerza de 20 G, los gusanos experimentan fuerzas 20 veces superiores a su peso normal.
"Si nuestra hipótesis resulta correcta, habremos establecido que C. elegans tiene un gran valor para el estudio de las respuestas de los seres vivos al vuelo espacial, desde el punto de vista de la genética, la biología molecular, y a nivel del organismo, a un costo razonable", dijo Conley.
En la fase de planificación, Conley se dio cuenta de la necesidad de continuar sus estudios en una centrifugadora de menor tamaño, disponible continuamente en el laboratorio. Para llevar a cabo sus observaciones, Conley requeriría una cámara del tamaño de un cubito de hielo, la cual transmitiría señales de video en tiempo real, del interior de la centrifugadora, a un monitor de imagen y a una videograbadora exterior. Conley encargó este sistema al departamento de ingeniería de la Harvey Mudd University, en Claremont, Calif. Un equipo de estudiantes de ingeniería, en el último año de su carrera universitaria, dedicó el año académico al diseño del sistema, con gran éxito. Aunque los componentes se compraron prefabricados, para que el sistema funcionara correctamente los estudiantes tuvieron que superar varios problemas de ingeniería y diseño.
"La pequeña cámara tendría que soportar fuerzas 100 veces la fuerza de la gravedad terrestre", dijo el profesor Joseph King, director del taller. "El diseño también debía ser compatible con la geometría de la centrifugadora". Además de estos requerimientos, el aparato tendría dos sistemas de transmisión, uno infrarrojo para controlar la cámara, y el otro inalámbrico para la transmisión de imágenes.
"Cuando se someten cultivos de C. elegans a los efectos de una fuerza centrífuga superior a 1 G, se observan cambios en la expresión de un número limitado y específico de genes, probablemente con el fin de ayudar al organismo a sobrevivir y compensar los efectos de la gravedad en sus tejidos", dijo Conley. C. elegans tiene aproximadamente 19.000 genes, así como nervios, músculos, y órganos semejantes a los que en los seres humanos responden a los cambios en la gravedad.
En ausencia de gravedad terrestre, los astronautas sufren náusea, pérdida de masa en algunos huesos, atrofia en ciertos músculos, y problemas cardiovasculares. "Esperamos que el estudio de los mecanismos mediante los cuales C. elegans ajusta la síntesis de proteínas para sobrevivir a condiciones de hipergravedad, a largo plazo, nos permitirá diseñar tratamientos, y posiblemente medicamentos, administrables oralmente a los astronautas.
En la naturaleza, C. elegans se encuentra comúnmente en la vegetación en estado de descomposición y en el suelo. El pequeño gusano contiene aproximadamente mil células.
(Ames RC)
Información adicional en:
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