205_Ra_l_Carrillo_Esper_-_Bacterias_y_Espacio

Vista previa del material en texto

Microbiología Espacial
Dr. Raúl Carrillo Esper
SoMMEM
Octubre 2018
¿ Es posible Mantener la vida fuera de 
la Atmosfera terrestre?
• La Atmosfera constituye una capa protectora
• La biosfera tiene una evolución de 3 mil millones
de años
• La vida se desarrolló y evolucionó:
- 1 G
- Temperatura controlada
- Presión atmosférica
- Mezcla homogenea de gases
- Sin el efecto de la radiación solar y cósmica
Bacterias y la Atmosfera
• Troposfera:
- Biosfera
- 80% de la masa de la Atm.
• Estratósfera:
- Capa de Ozono
• Bacterias hasta la mesósfera
(-100 a -150 grados C)
• Termósfera: 1,500 grados, 
ionósfera… Por efecto
ionización de rayos X y rayos
gama
• Estación espacial Int.
Luz Ultravioleta y Vida Terrestre
• 2.1 billones de años
• Fotosíntesis de oxígeno
• Oxidación de la 
atmósfera
• Capa de ozono en 
estratósfera
• Desarrollo de la vida
Luz UV
mcJ/cm2
¿ Es posible Mantener la Vida fuera de 
la Atmósfera Terrestre?
• En el espacio:
- Cambios drásticos en la temperatura
- Microgravedad
- Rayos cósmicos
- Radiación solar
- Radiación ultravioleta
- No mezcla de gases
- Vacio
¿ De que depende la sobrevida?
• Del daño al DNA
• De su capacidad de recuperación
Efecto de la Microgravedad
• Menor disponibilidad de nutrientes
- Bacterias no moviles/Limitación de crecimiento
• Cambios de fluidez en membrana. Modificación de 
las porinas
- Resistencia a antibióticos: E. coli
• Modificaciones Genéticas:
- De los aspectos más estudiados
Comportamiento Bacteriano en 
Microgravedad
• Bacterias no Móviles:
Menor disponibilidad de
nutrientes e intercambio
de productos metabólicos
• Bacterias flageladas
- Movilizan el medio
externo y contrarestan
el efecto de la MG
Modificaciones Genéticas en 
Microgravedad
• Activación y Desactivación Genética
• Salmonella spp:
- Sobreexpresión de 100 genes
- Virulencia, sistemas enzimáticos, regulación
de Fe, expresión de LPS, Sistemas
transcripcionales
• Mas eficiente intercambio de información
genética por plásmidos…. Adaptación a 
microgravedad ???
Deinococcus radiodurans
• Bacteria extremófila
• Gram positiva, en tétrada
• No enfermedad asociada
• Aceptor final de electrones: Oxígeno o Azufre
• Resistente a frio, desecación, vacio y elevadas dosis
de radiación:
- Ser humano….. 6 Gy
- Deinococcus radiodurans:
- 5,000 Gy sin daño
- 15,000 Gy/ 37% biovilidad
Thermococcus gammatolerans
• Es el ser vivo mas radiotolerante
• 30,000 Gy
• Descubierto a 2,000 metros de profundidad
- AGUA
- BACTERIAS
Vida en Europa? Luna de Jupiter 
OCEANOS POR DEBAJO DE LA 
CORTEZA
Europa
Bacterias Extremófilas
ATACAMA
Halomonas salaria
• Chimeneas
• 1000 atmosferas
• No luz solar
• CN y arsénico
• Frio/calor extremos
• Profundidad de 
10,000 metros
• En Europa
Natronomonas faraonis
• Ph de 11
• Lagos de sosa en Africa
Lago del Mono en California
• Alto contenido de arsénico y plomo
• Bacterias y pequeños crutáceos
• Alimento para aves migratorias
Proyectos Científicos de 
comportamiento bacteriano
• Proyecto satelital Ruso Fotón
• Proyecto EURECA (European Retrievable Carrier)
• Transboradores Espaciales
• Estaciones Espaciales:
- MIR
- Estación Espacial Internacional
• Bioreactores
Apolo 16
Proyecto EURECA
Estación Espacial Internacional
Proyecto Exostack
Resultados de Sobrevida
Presión de Choque
Esporas en diferentes escenarios
Transbordador Columbia
(1981)
Columbia
• No sobrevida de E. coli, Pseudomonas y 
Chromobactrium
• Fueron identificados:
- Microbiospora sp
- Caenorhabditis elegans
- No eran parte del proyecto experimental
Hechos…
• El Espacio es hostil
• …. Pero también el habitáculo de las naves:
Incremento en el Riesgo de infecciones
• Espacio cerrado
• Químicos y vapores
• Aire y agua reciclados
• Radiación
• Estrés
• Aislamiento y hacinamiento
• Deshidratación
• Inmunodepresión
Reciclador de orina
Retos
• Cepas mas virulentas:
- Mutaciones DNA
- Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica,
S. pneumoniae, S. Cereviciae
• Resistencia a antibióticos
• Contaminación y colonización de filtros y sistemas de 
reciclado de agua. Aire reciclado
• Slime:
- Incremento en la resistencia hasta en mil
veces
• Modificaciones en el microbioma
• Sistemas bioregenerativos
• Limitación de antisépticos: Especialmente alcohol 
Otros datos…
• Cambios en el microbioma: Incremento de 
Clostridium, enterobacterias y disminución de 
lactobacilos y Firmicutes
• Reactivación de varicela zoster: Incremento
del DNA viral en saliva durante la misión y al 
llegar
• Reactivación de virus de Epstein-Bar
Otros datos…
• Partículas en el agua reciclada
• 13 a 18 especies bacterianas
• Amibas
• Hongos: Aspergilus
• … Pero también en el aire y superficies
• Y el origen????
Estadística
• De 106 misiones
• 742 astronautas
• 29 procesos infecciosos:
- Cuadros gripales
- Diarrea
- Infección urinaria
- Dermatitis
Profilaxis
• Vacuna contra neumococo, meningococo, 
influenza, tuberculosis, hepatitis, triple, etc.
• Búsqueda en heces de Salmonella y Candida
• Búsqueda y erradiación de Staph.
• Irradiación de los alimentos
• Filtros de alta eficiencia
• Cubrebocas de alta eficiencia
Vacunación
Otras propuestas…
• Probióticos
• Alimentos enriquecidos con nucleótidos
• Nutraceúticos
• Optimizar función de filtros
• Manejo del estrés
• …. Estimulación inmune???
• Ejercicio
• Limpieza de todas las superficies
UPSSS
SOPA DE MONSTRUOS EN LA ESTACIÓN ESPACIAL INTERNACIONAL
AISLAMIENTO RADIACIÓN MICROGRAVEDAD MEDIO HOSTIL DISTANCIA
En conclusión
• Las bacterias son organismos altamente adaptables a 
diferentes condiciones, aún las más extremas
• Pueden sobrevivir en el espacio y modificar su
comportamiento biológico
• Pueden sobrevivir dentro de los habitáculos de las
naves espaciales
• Causan enfermedades en los astronautas
• Mas estudios y preparación para estancias y viajes
espaciales prolongados:
- Inmunosupresión
- Microbioma
- Vacunación
Pequeño punto azul palido…
6 billones de Km. por el Voyager 1
GRACIAS…