Los astronautas que llegan y regresan de las estaciones espaciales llevan consigo billones de organismos microscópicos. Por ejemplo, se han descubierto nuevas especies de bacterias adaptadas al espacio en la estación espacial china Tiangong. Recientemente, se descubrieron 26 especies de bacterias previamente desconocidas en las salas blancas de la NASA, algunos de los entornos más estériles jamás creados por la humanidad. Otro estudio muestra que, bajo estrés, las cepas aisladas de la EEI mutaron y se volvieron genética y funcionalmente distintas de sus contrapartes terrestres.
Se ha descubierto una nueva especie de bacteria adaptada al espacio en la estación espacial china Tiangong. Los científicos descubrieron una cepa microbiana previamente desconocida tras analizar muestras tomadas en la estación.
La nueva cepa de microbio, oficialmente llamada Niallia tiangongensis, fue descubierta en muestras microbianas recolectadas de la superficie de Tiangong durante la misión tripulada Shenzhou-15, que regresó a la Tierra en junio de 2023.
El nuevo microbio es una bacteria aeróbica, formadora de esporas y con forma de bastón, según su descripción en un artículo revisado por pares en el International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, publicado en marzo de 2025. Esta es la primera vez que se descubre una nueva especie a bordo de la estación espacial Tiangong de tres módulos en la órbita terrestre baja.
Representación artística de la estación espacial china Tiangong. Administración Espacial Tripulada de China.
La nueva especie está estrechamente relacionada con una especie presente en la Tierra en el suelo y los residuos, que puede causar infecciones e incluso sepsis en personas inmunodeprimidas. Estudios morfológicos, secuenciación genómica, análisis filogenético y perfil metabólico la identificaron como una nueva cepa perteneciente al género Niallia de la familia Cytobacillaceae.
«Comprender las características de los microbios durante los vuelos espaciales de larga duración es fundamental para proteger la salud de los astronautas y mantener el rendimiento de las naves espaciales», afirma el artículo.
La aparente adaptación del nuevo microbio a las condiciones orbitales lo distingue de sus parientes terrestres. Niallia tiangongensis presenta una respuesta mejorada al estrés oxidativo y una capacidad única para formar biopelículas, lo que facilita la recuperación de la exposición a la radiación.
Según el artículo, estas adaptaciones, causadas por diferencias estructurales y funcionales en los dos tipos de proteínas, demuestran que el microbio ha desarrollado mecanismos que le ayudan a sobrevivir en las condiciones extremas del entorno espacial.
Los autores del artículo son investigadores del Grupo de Biotecnología Espacial de Shenzhou y del Instituto de Ingeniería de Sistemas de Naves Espaciales de Beijing.
Los astronautas chinos que trabajan a bordo del Tiangong recogen periódicamente muestras microbianas del aire, las superficies y los puntos de agua de la estación espacial para monitorear el estado del medio ambiente.
Esta no es la primera vez que se descubre una nueva especie en el espacio. Aunque las estaciones espaciales son entornos relativamente limpios y están expuestas a dosis de radiación más altas que la superficie terrestre, los astronautas que llegan y regresan de ellas llevan consigo billones de organismos microscópicos.
Se han descubierto varias bacterias nuevas en la Estación Espacial Internacional, incluidas cepas de bacterias que podrían ayudar a los astronautas a cultivar cultivos en Marte.
Recientemente, se descubrieron 26 especies de bacterias previamente desconocidas en las salas blancas de la NASA, unos de los lugares más estériles jamás creados por la humanidad, diseñados para evitar la transferencia de microbios no deseados desde naves espaciales a otros cuerpos planetarios.
La investigación a bordo del Tiangong también incluye una evaluación de las interacciones microbianas con los materiales a bordo, según informó la Televisión Central de China (CCTV), citando a la Agencia Espacial Tripulada de China. Las pruebas incluyen el estudio de los efectos del hongo Aspergillus niger (moho negro) en diversos materiales, como placas de circuitos recubiertas de poliuretano, placas de cobre desnudo y tubos termorretráctiles, para comprender mejor cómo las colonias microbianas pueden causar corrosión en condiciones espaciales.
Se han descubierto bacterias multirresistentes en la Estación Espacial Internacional (EEI), que mutan y se vuelven funcionalmente diferentes. En un trabajo de investigación financiado por una beca de Biología Espacial Ames, el investigador principal, el Dr. Kasthuri Venkateswaran, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, estudió cepas de Enterobacter bugandensis aisladas de la Estación Espacial Internacional (EEI).
Investigación en la Estación Espacial Internacional. NASA
Se aislaron trece cepas de E. bugandensis, una bacteria conocida por su resistencia a múltiples fármacos, de la EEI. Los resultados del estudio muestran que, bajo estrés, las cepas aisladas de la EEI mutaron y se diferenciaron genética y funcionalmente de sus homólogas terrestres. Estas cepas lograron sobrevivir de forma viable en la EEI durante largos periodos en cantidades significativas. E. bugandensis coexistió con numerosos microorganismos y, en algunos casos, pudo haber contribuido a su supervivencia.
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Los entornos artificiales cerrados como la Estación Espacial Internacional (ISS) son zonas únicas con condiciones extremas, expuestas a microgravedad, radiación y niveles elevados de dióxido de carbono. Cualquier microorganismo que entre en estas zonas debe adaptarse para prosperar. Al estudiar la dinámica microbiana en condiciones extremas, esta investigación abre la puerta al desarrollo de medidas preventivas eficaces para proteger la salud de los astronautas.
Un pequeño grupo de científicos del Equipo de Biofilm del Centro Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, está explorando soluciones para combatir colonias de bacterias u hongos de rápido crecimiento, conocidas como biofilm, para futuras misiones espaciales.
La biopelícula se forma cuando un grupo de bacterias u hongos forma una matriz viscosa de sustancias poliméricas extracelulares para protegerse de factores ambientales adversos. La biopelícula se puede encontrar prácticamente en cualquier lugar, desde la espuma gris verdosa en la superficie del agua estancada de un estanque hasta el sedimento rosado en una bañera sucia.
En las instalaciones de atención médica, procesamiento de alimentos y tratamiento de aguas residuales, la biopelícula suele representar un problema costoso. Pero más allá de la Tierra, la biopelícula está demostrando ser aún más resistente.
«Las bacterias ignoran muchos de los desafíos que enfrentan los humanos en el espacio, incluida la microgravedad, los cambios de presión, la radiación ultravioleta, los niveles de nutrientes e incluso la radiación», dice Yo-Ann Velez-Justiniano, microbióloga e ingeniera de sistemas ambientales en Marshall.
Yo-Ann Velez-Justiniano (izquierda) y Connor Murphy (derecha), ingenieros de sistemas de control ambiental y soporte vital del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, preparan muestras para un estudio de biopelícula bacteriana cultivada en las instalaciones de pruebas del centro. NASA/Eric Beitl
«La biopelícula es desagradable, pegajosa y difícil de eliminar», afirmó Liesel Koellner, ingeniera química y becaria de NASA Pathways en la Universidad Estatal de Carolina del Norte en Raleigh. Koellner utilizó una sofisticada microscopía de epifluorescencia (la obtención de imágenes 3D a partir de imágenes 2D capturadas en diferentes planos focales) para refinar los hallazgos de su equipo.
Reconociendo los posibles desafíos que la biopelícula podría representar para las futuras naves espaciales de la era Artemisa y los hábitats lunares, la NASA encargó a los ingenieros y químicos de Marshall que exploraran métodos de mitigación. Marshall construyó y mantiene el Sistema de Control Ambiental y Soporte Vital (ECLSS) de la Estación Espacial Internacional y está desarrollando tecnologías de purificación y reciclaje de aire y agua de última generación, incluyendo el ensamblaje de tanques de aguas residuales.
«El tanque de retención de aguas residuales se encuentra aguas arriba de la mayoría de nuestros sistemas integrados de tratamiento de agua. Al ser un tanque de alimentación de aguas residuales, las bacterias y los hongos proliferan allí, formando suficiente biopelícula como para obstruir canales y tuberías a lo largo de la ruta», explicó Eric Beitl, ingeniero de pruebas de ECLSS en Marshall.
Hasta ahora, la solución ha sido retirar y reemplazar los equipos antiguos cuando sus piezas se obstruyen con biopelícula. Sin embargo, los ingenieros quieren evitar recurrir a estos métodos.
«Incluso con la posibilidad de imprimir piezas de repuesto en 3D en la Luna o Marte, tiene sentido encontrar primero estrategias para prevenir la acumulación de biopelícula», dijo Vélez-Justiniano.
El grupo dio su primer paso en junio de 2023, publicando la secuencia completa del genoma de varias cepas bacterianas aisladas del sistema de purificación de agua de la estación espacial; todas ellas contribuyen a la formación de biopelículas.
Posteriormente, diseñaron una plataforma de pruebas que simulaba las condiciones de un depósito de aguas residuales a una altitud aproximada de 400 kilómetros, lo que les permitió estudiar simultáneamente múltiples opciones de mitigación. La plataforma albergaba ocho reactores de biopelícula de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), dispositivos cilíndricos del tamaño aproximado de una botella de agua para corredores, cada uno de un sesentavo del tamaño de un depósito real.
El Grupo de Investigación de Biopelículas del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA ha montado su propio banco de pruebas para evaluar, durante meses, diversos compuestos naturales y químicos, así como estrategias para combatir la formación de biopelículas bacterianas y fúngicas en un tanque de aguas residuales de la Estación Espacial Internacional. Las pruebas ayudarán a la NASA a prolongar la vida útil de los equipos de tratamiento y reciclaje de agua, y a garantizar que los astronautas tengan acceso a agua limpia y saludable durante misiones de larga duración en el espacio y en otros planetas. NASA/Eric Beitl
Cada biorreactor alberga hasta 21 muestras únicas en portaobjetos de vidrio, irrigadas continuamente con un flujo de aguas residuales reales o sustitutas, cronometrado y medido por un sistema automatizado, y monitoreado de cerca por el equipo. Debido al tamaño compacto del biorreactor, el banco de pruebas requirió 2,1 galones de flujo sustitutivo por semana, con un flujo continuo de 0,1 mililitros por minuto en cada uno de los ocho biorreactores.
«Básicamente, creamos un conjunto de sistemas en miniatura, cada uno de los cuales debía tolerar cambios mínimos de temperatura y presión, mantener la esterilidad, garantizar el funcionamiento del autoclave y funcionar sin problemas durante semanas con mínima intervención humana», explicó Beitl. «Una fase de la serie de pruebas duró 65 días seguidos y otra 77 días. Este fue un desafío de ingeniería único».
Cada biorreactor empleó diversas estrategias de mitigación de la incrustación superficial, neutralizadores de entrada y salida, recubrimientos antimicrobianos y niveles de temperatura. Un ensayo prometedor utilizó lenteja de agua, una planta ya reconocida como purificador natural del agua por su capacidad para atrapar toxinas y controlar el olor de las aguas residuales. Al absorber nutrientes en la entrada y salida del biorreactor, la lenteja de agua privó a las bacterias de las sustancias necesarias para su crecimiento, lo que resultó en una reducción del 99,9 % en el crecimiento de biopelículas.
Durante el período de prueba de tres meses, los equipos tomaron muestras de cada biorreactor a intervalos regulares y las prepararon para un examen microscópico para realizar un recuento detallado de las unidades formadoras de colonias de biopelícula en cada placa.
«Las bacterias y los hongos son inteligentes», afirmó Vélez-Justiniano. «Se adaptan. Entendemos que resolver este problema requerirá un conjunto integral de métodos eficaces de control de biopelículas».
La biopelícula representa un desafío para los vuelos espaciales de larga duración y las misiones a otros mundos, donde las piezas de repuesto pueden ser caras o difíciles de conseguir. El Equipo de Mitigación de Biopelículas continúa evaluando y publicando resultados en colaboración con socios académicos e industriales, y continuará su investigación en un experimento a gran escala en un tanque en la Instalación Marshall para Vuelos Espaciales. Esperan pasar a las pruebas de vuelo, experimentando con diversos métodos de control de biopelículas en condiciones realistas de microgravedad orbital para encontrar soluciones que mantengan las superficies limpias, el agua potable y la salud de los futuros exploradores.
¿Cómo afectan los vuelos espaciales a las moscas de la fruta portadoras de tumores y a sus parásitos? Al igual que los humanos, las moscas de la fruta (un organismo modelo para la investigación espacial) también presentan disfunción del sistema inmunitario en el espacio. A pesar de décadas de investigación sobre moscas de la fruta y avispas, se sabía poco sobre cómo interactúan sus sistemas inmunitarios con los parásitos naturales en el espacio.
Las avispas parasitoides de Drosophila alteran la función de las células sanguíneas, suprimiendo la inmunidad del huésped. Este estudio, realizado en el espacio (el laboratorio Fruit Fly-03, transportado a la Estación Espacial Internacional a bordo de SpaceX-14), examinó moscas terrestres y espaciales, tanto ingenuas como parasitadas, de un grupo control sin tumores y una cepa mutante con un tumor sanguíneo.
Pigmentación: Al comparar las avispas, una al lado de la otra, se observa una clara diferencia en la melanización de las venas de las alas entre la avispa silvestre y cada mutante. Forma del lóbulo: La avispa mutante kona presenta un lóbulo angular, en contraste con el lóbulo redondeado de la avispa silvestre (flechas verticales en D-F). S. Govind.
Sorprendentemente, las moscas sin tumores fueron más sensibles al espacio que las moscas con tumores. Los vuelos espaciales incrementaron la actividad de los genes inmunitarios y promovieron el crecimiento de tumores en las moscas. Las avispas siguieron siendo dañinas en el espacio, pero algunas desarrollaron cambios físicos hereditarios. Estos cambios incluyeron «aurum» (cambios en el color y las venas de las alas) y «kona» (cambios en la forma de las alas). Las avispas hembra con dos copias de la mutación «kona» no pudieron poner huevos debido a defectos en sus órganos ovíparos.
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Este estudio ampliará nuestra comprensión de las interacciones huésped-parásito. Los resultados sugieren la necesidad de estudiar más tipos de organismos, incluyendo plantas y sus parásitos naturales, en el espacio. Esto nos ayudará a comprender cómo se protegen los huéspedes y los posibles peligros de los parásitos en el espacio, lo cual es importante para la salud de los astronautas. Los datos de expresión génica de la mosca de la fruta (OSD-588) y dos especies de avispa (OSD-609 y OSD-610) están disponibles públicamente en el Repositorio de Datos Científicos Abiertos de la NASA. Estos datos están disponibles para su uso y comparación con otros estudios relacionados con los vuelos espaciales.
Ovipositores de avispas silvestres y mutantes. Conos femeninos homocigotos con ovipositores defectuosos (utilizados para la oviposición), como áreas con integridad rota o extremos ramificados (flechas), comparados con ovipositores continuos con extremos afilados en los controles silvestres. S. Govind
Los láseres solares alimentados por el aparato fotosintético de las bacterias podrían algún día convertirse en un medio liviano, simple y confiable de proporcionar energía en el espacio, reemplazando las pesadas lentes convencionales y la electrónica compleja cuyo costo de operación es prohibitivo.
«Nuestro plan es utilizar estructuras fotosintéticas aisladas de bacterias, y la idea es que puedan cultivarse y reponerse continuamente sin necesidad de mantener una línea de suministro desde la Tierra», dijo a Space.com Eric Gauger, profesor de fotónica y ciencia cuántica en la Universidad Heriot-Watt de Edimburgo y líder del nuevo proyecto.
A medida que crece el número de satélites que orbitan nuestro planeta, los científicos han comenzado a centrarse en el suministro de energía a largo plazo. Las mejoras en los sistemas de suministro de energía podrían prolongar la vida útil de las naves espaciales. Una posible solución es la transmisión de energía: el uso de paneles solares para convertir la luz solar en láseres o microondas, que pueden dirigirse a un satélite dañado para obtener energía a través de un receptor ubicado a bordo.
A principios de 2023, la primera prueba de transmisión de energía espacial transmitió con éxito una microondas de baja potencia, de apenas unos pocos milivatios, desde el satélite Demostrador de Energía Solar Espacial a una estación terrestre en el Instituto Tecnológico de California. Investigadores japoneses planean lograr un resultado similar en 2025.
Representación artística de un satélite de transmisión de energía de la NASA.
Sin embargo, los paneles solares pueden ser grandes y voluminosos, y su complejo diseño y circuitos implican que cualquier central solar orbital requerirá reemplazos o reparaciones regulares. Un método más sostenible y autosuficiente probablemente sea la solución, y los investigadores del proyecto APACE creen tener una. Como parte de este proyecto, buscan adaptar las estructuras moleculares que permiten a las bacterias realizar la fotosíntesis a un sistema láser apto para su uso en el espacio.
«Nuestra idea clave es reemplazar la óptica de concentración con sistemas de antena fotosintética», dijo Gauger.
El proyecto APACE cuenta con la participación de investigadores del Reino Unido, Alemania, Italia y Polonia. La financiación del proyecto proviene del Consejo Europeo de Innovación e Innovate UK. El importe de la financiación asciende a 476.000 € para la primera fase. Gauger, director del proyecto APACE, explicó en qué consiste esta primera fase: «Actualmente estamos intentando probar el principio en la Tierra en nuestros laboratorios y, al finalizar el proyecto, realizaremos pruebas en condiciones que simulan el espacio».
Como parte de este trabajo, el equipo extraerá antenas moleculares y realizará experimentos con ellas para determinar qué especies bacterianas producen las antenas más adecuadas para naves espaciales alimentadas por energía solar. Los investigadores también estudiarán estructuras de antenas artificiales creadas mediante nanotecnología para comparar su eficiencia y practicidad con las de sus contrapartes orgánicas.
Por ejemplo, algunas bacterias extremófilas pueden prosperar en condiciones de muy poca luz gracias a que tienen antenas moleculares que pueden absorber prácticamente cada fotón que las alcanza y dirigir la energía hacia donde se necesita en la biología celular de la bacteria.
El proyecto APACE busca adaptar estas bacterias, extraer sus antenas y usarlas para absorber la luz solar. La energía solar se canalizará posteriormente hacia un mecanismo láser. Los láseres funcionan mediante un «medio de ganancia» dentro de la cavidad láser. Cuando los fotones interactúan con el medio de ganancia, generan más fotones (llamado emisión estimulada), amplificándolos hasta que su número alcanza un nivel suficiente para formar un haz intenso y coherente. El equipo está explorando la posibilidad de utilizar nanocristales de neodimio como medio de ganancia, con la luz solar captada por las antenas fotosintéticas de las bacterias, que proporciona fotones para activar el láser y mantener su actividad.
Las bacterias podrían cultivarse en el espacio, como en la Estación Espacial Internacional o en un satélite, eliminando la necesidad de realizar lanzamientos constantes desde la Tierra para reparar y reemplazar viejos paneles solares.
Sin embargo, como dijo Gauger, el lanzamiento real de un prototipo al espacio requerirá mucha más financiación y dependerá del éxito de la primera fase.
En esta etapa, la ventaja de un prototipo exitoso no reside necesariamente en la eficiencia, aunque esto podría apreciarse más adelante. Un panel solar de silicio típico convierte la luz solar en electricidad con una eficiencia de aproximadamente el 30 %, generando varios cientos de vatios por metro cuadrado. Si bien las bacterias de las que se adaptan las antenas fotosintéticas tienen una eficiencia cercana al 100 %, las células solares orgánicas que se están desarrollando como parte del proyecto APACE solo podrán convertir entre el 10 % y el 15 % de la luz solar en electricidad.
Si bien esto es muy inferior a lo que proporciona la naturaleza, «quizás no sea sorprendente, dado que la evolución lo ha estado optimizando durante mucho tiempo», dijo Gauger. «No sabemos con certeza por qué la fotosíntesis es tan eficiente, y no somos tan buenos transfiriendo energía a nivel molecular a través de estructuras artificiales, y nuestros materiales no tienen una capacidad de absorción tan alta».
A pesar de sus limitaciones, APACE seguirá logrando avances significativos. «Es una arquitectura completamente diferente», afirmó Gauger. En una célula solar de silicio típica, se capta energía, pero luego es necesario aprovecharla mediante componentes electrónicos para convertirla en algo útil. «En nuestro caso, intentamos hacerlo sin electrónica: sin baterías ni circuitos». El aparato fotosintético biológico convertirá automáticamente la luz solar en luz láser, sin necesidad de todo ese hardware.
Cabe destacar que el potencial de esta tecnología es ilimitado. Si tiene éxito, al ser más sencilla y autosuficiente, y al no requerir frecuentes lanzamientos espaciales con cargas pesadas, podría reducir el coste de la transmisión de energía. Y no se trata solo de alimentar satélites en órbita baja terrestre; en el futuro, podría utilizarse para transmitir energía a bases o naves en la Luna o Marte.
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