Si la humanidad quiere explorar el espacio profundo, un pequeño pasajero no debe quedarse atrás: los microbios. De hecho, sería imposible dejarlos atrás, ya que viven en y sobre nuestros cuerpos, superficies y alimentos. Comprender cómo reaccionan a las condiciones espaciales es crucial, pero también podrían ser compañeros invaluables en nuestra empresa de explorar el espacio.
Microorganismos como bacterias y hongos pueden extraer minerales cruciales de las rocas y podrían proporcionar una alternativa sostenible al transporte de recursos muy necesarios desde la Tierra.
Investigadores de Cornell y la Universidad de Edimburgo colaboraron para estudiar cómo estos microbios extraen elementos del grupo del platino de un meteorito en microgravedad, en un experimento realizado a bordo de la Estación Espacial Internacional. Descubrieron que los hongos de «biominería» son particularmente adeptos a extraer el valioso metal paladio, mientras que la eliminación del hongo resultó en un efecto negativo en la lixiviación no biológica en microgravedad.
Rosa Santomartino, profesora asistente de ingeniería biológica y ambiental en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida, prepara muestras para el lanzamiento a la Estación Espacial Internacional.
El estudio del equipo fue publicado el 30 de enero en npj Microgravity. La autora principal es Rosa Santomartino, profesora asistente de ingeniería biológica y ambiental en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida; Alessandro Stirpe, un investigador asociado en microbiología, es coautor.
El proyecto BioAsteroid, liderado por el autor principal Charles Cockell, profesor de astrobiología en la Universidad de Edimburgo e incluyendo a otros investigadores de la Universidad de Edimburgo, utilizó la bacteria Sphingomonas desiccabilis y el hongo Penicillium simplicissimum para ver qué elementos podrían extraerse potencialmente del material asteroide L-condrita. Pero comprender cómo los microbios interactúan con las rocas en microgravedad fue igualmente importante.
«Este es probablemente el primer experimento de este tipo en la Estación Espacial Internacional con un meteorito», dijo Santomartino. «Queríamos mantener el enfoque adaptado de alguna manera, pero también general para aumentar su impacto. Estas son dos especies completamente diferentes, y extraerán cosas diferentes. Así que queríamos entender cómo y qué, pero mantener los resultados relevantes para una perspectiva más amplia, porque no se sabe mucho sobre los mecanismos que influyen en el comportamiento microbiano en el espacio.»
Estos microbios son herramientas prometedoras para la extracción de recursos porque producen ácidos carboxílicos, las moléculas de carbono que pueden adherirse a los minerales a través de la complejación y estimular su liberación. Pero, según Santomartino, quedan muchas preguntas sobre cómo funciona este mecanismo, por lo que el equipo también realizó un análisis metabolómico, donde se recoge una porción de la cultura líquida de las muestras experimentales completadas y los investigadores examinan las biomoléculas contenidas, específicamente los metabolitos secundarios.
El astronauta de la NASA Michael Scott Hopkins realizó el experimento en la ISS para probar la microgravedad, mientras que los investigadores realizaron su propia versión de control en el laboratorio para probar la gravedad terrestre y compararla con los resultados del espacio. Santomartino y Stirpe analizaron entonces la gran cantidad de datos recopilados, que comprendían 44 elementos diferentes, de los cuales 18 fueron extraídos biológicamente.
«Dividimos el análisis para cada elemento individual y comenzamos a preguntarnos: ¿la extracción se comporta de manera diferente en el espacio en comparación con la Tierra? ¿Se extraen más elementos cuando tenemos una bacteria o un hongo, o cuando los tenemos ambos? ¿Es solo ruido, o podemos ver algo que tenga un poco de sentido? No vemos diferencias masivas, pero hay algunas muy interesantes», dijo Stirpe.
El análisis reveló cambios distintos en el metabolismo microbiano en el espacio, particularmente para el hongo, que aumentó su producción de muchas moléculas, incluidos los ácidos carboxílicos, y mejoró la liberación de paladio, así como de platino y otros elementos.
Para muchos elementos, la lixiviación no biológica (en la que se utiliza una solución sin microbios para extraer los elementos) fue menos efectiva en microgravedad que en la Tierra. Mientras tanto, los microbios tuvieron resultados consistentes en ambos entornos.
«En estos casos, el microbio no mejora la extracción en sí, pero mantiene la extracción a un nivel constante, independientemente de la condición de gravedad», dijo Santomartino. «Y esto no es solo cierto para el paladio, sino para diferentes tipos de metales, aunque no todos ellos. De hecho, otro resultado complejo pero muy interesante, creo, es el hecho de que la tasa de extracción cambia mucho dependiendo del metal que se esté considerando, y también dependiendo del microbio y la condición de gravedad.»
Además de ayudar a la exploración espacial, las aplicaciones podrían tener beneficios terrestres, como la biominería eficiente a partir de entornos con recursos limitados o residuos mineros, o la creación de biotecnologías sostenibles para una economía circular. Santomartino advierte que, si bien la comunidad biotecnológica está ansiosa por conocer el impacto exacto que el espacio tiene en las especies microbianas para este propósito, es posible que no haya una explicación clara. Hay demasiadas variables.
«Dependiendo de la especie microbiana, dependiendo de las condiciones espaciales, dependiendo del método que utilicen los investigadores, todo cambia», dijo Santomartino. «Las bacterias y los hongos son todos tan diversos entre sí, y la condición espacial es tan compleja que, en la actualidad, no se puede dar una sola respuesta. Entonces, tal vez necesitemos profundizar más. No quiero ser demasiado poético, pero para mí, esto es un poco la belleza de eso. Es muy complejo. Y me gusta.»
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Cornell University
Space Technology News – Applications and Research
