¿Pueden los humanos tener bebés en Marte? Podría ser más difícil de lo que piensas.

Para construir una presencia sostenible fuera de la Tierra, los humanos primero tendrán que responder algunas preguntas difíciles sobre la biología básica.martes, 18 de diciembre de 2018

Avancemos a varias décadas o a medio siglo a partir de ahora, y no es inconcebible que los humanos puedan vivir en Marte, construyendo hábitats, arrastrando rovers, extrayendo el subsuelo en busca de recursos y produciendo la primera generación de marcianos bípedos.

Excepto que nadie sabe realmente si los humanos pueden reproducirse con éxito en el espacio, ya sea durante un vuelo espacial o en otro planeta. Para ser claros, tener relaciones sexuales en una gravedad mucho más baja es un simple problema de física. Pero una gran cantidad de incógnitas dan vueltas en torno a cómo los ambientes espaciales afectan las secuencias biológicas reales de eventos que deben desarrollarse con precisión para que un nuevo humano crezca, desde la fertilización hasta el destete.

No es que no hayamos tratado de resolverlo. Los ratones, las ratas, las salamandras, las ranas, los peces y  las plantas han sido objeto de experimentos que analizan cómo el vuelo espacial afecta la reproducción. En pocas palabras, sin embargo, los resultados hasta ahora son mixtos y no probatorios.

"Todos nuestros grandes gurús de la tecnología que quieren que seamos una civilización multiplaneta, esta es una pregunta clave que nadie ha respondido todavía", dice el médico de Baylor Kris Lehnhardt, quien se especializa en medicina espacial.

"Todos están enfocados en el hardware y el hardware es excelente, pero al final es la bolsa de carne que lo desordena todo. Ignorar el sistema humano, por así decirlo, en planes y diseños futuros solo llevará al fracaso".

Gravedad de la situación

En la Tierra, los procesos evolutivos están sintonizados para funcionar en un entorno caracterizado por una de las fuerzas más básicas de nuestro planeta: la gravedad. En el espacio, la gravedad es esencialmente inexistente y en Marte es aproximadamente el 38 por ciento de la fuerza hacia abajo de la Tierra. Hasta ahora, nadie se ha acercado siquiera a descubrir cómo un entorno de gravedad parcial podría afectar a la reproducción de los mamíferos.

Además, la radiación en el espacio es más fuerte y potencialmente más dañina que aquí en el suelo, porque el campo magnético de la Tierra ayuda a proteger al planeta de las partículas cósmicas energéticas. Las altas dosis de radiación ya son una gran preocupación para los viajeros espaciales adultos, y las agencias espaciales rastrean cuidadosamente las exposiciones de sus astronautas en órbita. Lo que esa radiación podría hacer a un feto mucho más sensible al desarrollo es una preocupación real.

Los efectos de estas dos cosas, la gravedad y la radiación, sobre la reproducción son, hasta ahora, los principales problemas que los científicos están tratando de resolver. Y debido a los problemas éticos asociados con el estudio de los riesgos médicos en los seres humanos, los científicos han pasado décadas lanzando otros animales y tejidos asociados al espacio.

Los primeros experimentos realizados por los soviéticos a fines de la década de 1970 incluyeron el envío de varias ratas a órbita a bordo del satélite Cosmos 1129. Cuando regresaron, había pruebas de que se habían apareado en el espacio, pero ninguna de las hembras había dado a luz, lo que podría no sorprender a cualquiera que estudie a los roedores, dada su sensibilidad a las perturbaciones ambientales.

Más tarde, la científica April Ronca de la NASA envió a ratas preñadas a la órbita y observó cómo los vuelos espaciales afectaban las últimas etapas del embarazo. De vuelta en la Tierra, el proceso de nacimiento fue más o menos normal, pero otro trabajo sugiere que las crías de ratas expuestas a la microgravedad desarrollan sistemas vestibulares anormales, o el sistema del oído interno asociado a la dirección y a la orientación del movimiento de detección.

El vuelo espacial también parece disminuir el número total de espermatozoides del ratón, mientras aumenta las anomalías; aún así, Ronca ha escrito que "los datos disponibles sugieren que numerosos aspectos del embarazo, el nacimiento y el desarrollo temprano de los mamíferos pueden proceder en condiciones de gravedad alterada".

En los ratones, la historia es complicada de manera similar. La investigación sugiere que las dos especies de roedores responden de manera diferente a los cambios en la gravedad. Los embriones de ratón de dos células enviados al espacio a bordo del transbordador Columbia no se desarrollaron aún más, incluso cuando los controles basados en la Tierra maduraron normalmente. Más tarde, el trabajo en microgravedad simulada (que se logra usando una pieza rotatoria de maquinaria llamada clinostat) demostró que, aunque la fertilización in vitro podría ocurrir normalmente, los embriones cultivados en microgravedad transferidos a ratones hembras no se implantaron y se desarrollaron en índices normales.

Más recientemente, un estudio dirigido por japoneses descubrió que el esperma de ratón liofilizado podría producir embriones después de pasar nueve meses en el espacio. Otros trabajos muestran que los grillos, los nematodos y las moscas de la fruta pueden reproducirse con éxito cuando se trata de vuelos espaciales. Y los peces medaka japoneses se aparearon y produjeron descendientes mientras estaban a bordo del transbordador espacial Columbia.

Mientras tanto, los huevos de salamandra de Pleurodeles vals fertilizados a bordo de la estación espacial rusa Mir produjeron embriones que se convirtieron en larvas, aunque   presentaron algunas alteraciones. Los experimentos en erizos de mar sugieren igualmente que   la fertilización en el espacio puede ocurrir, pero la microgravedad afecta dramáticamente cómo se mueven sus espermatozoides. Y los huevos de codorniz guardados en una incubadora a bordo del Mir no se desarrollaron normalmente.

Tomados en conjunto, estos experimentos y otros no están construyendo exactamente una imagen cohesiva de cómo el vuelo espacial afecta la reproducción.

"Si tuviera que tomar la reproducción y dividirla en todas sus diversas partes... nunca ha habido un programa científico dedicado que analice cómo cada uno de esos pasos se ve afectado por el entorno espacial", dice Lehnhardt. "Una cosa es saber que incluso es posible, otra cosa es saber que se puede hacer de manera segura y tener un buen resultado".

En general, sin embargo, no se ve bien para los mamíferos, en los que el desarrollo embrionario exitoso comienza con un intercambio complicado entre la madre y el feto y se vuelve más complejo a partir de ahí.

"En todos los ámbitos, casi todos los estudios han demostrado que en el espacio, las cosas no funcionan en absoluto o no son tan buenas, y por eso a medida que avanzamos, necesitamos estudios mejores y más grandes, y estudios en humanos", dice James Nodler de la Clínica de Fertilidad de Houston, quien revisó la relación entre la gravedad y el desarrollo embrionario.

De ratones y humanos

En un intento por abordar algunas de las preocupaciones asociadas con la habitación humana a largo plazo en la superficie de Marte, un equipo basado principalmente en el Centro de Investigación Langley de la NASA diseñó un experimento que permitiría a los científicos estudiar los efectos a largo plazo de la gravedad parcial en la reproducción de los mamíferos.

"Antes de realizar una inversión significativa en las capacidades que conduzcan a tales esfuerzos pioneros, se deben investigar los desafíos de la reproducción multigeneracional de los mamíferos en un entorno de gravedad parcial", señalaron los científicos. "Los seres humanos pueden enfrentar desafíos reproductivos en entornos de gravedad diferentes a los de la Tierra, ya que las fuerzas gravitacionales pueden interrumpir los procesos del ciclo de vida de los mamíferos y moldear activamente los genomas de forma hereditaria".

Según lo previsto, el experimento implicaría colocar una colonia de ratones en la órbita lunar, encerrada en un hábitat giratorio que podría observarse y operarse de manera casi completamente autónoma, cortesía de 600 cámaras y cuidado telerobótico de animales.

Llamado MICEHAB, por la Colonia Multigeneracional Independiente para la Vivienda Extraterrestre, Autonomía y Salud del Comportamiento, el experimento estudiaría los efectos del vuelo espacial y la gravedad parcial en al menos tres generaciones de ratones al año, con científicos que realizan un seguimiento de los índices de natalidad y la salud animal en general.

Aproximadamente una vez al año, la colonia de ratones autónomos se reuniría con un hábitat humano planificado en el espacio cis-lunar, permitiendo a los astronautas recuperar muestras del experimento y realizar cualquier mantenimiento necesario, con el objetivo de llevar el experimento durante 10 años.

"La investigación de la reproducción en mamíferos de gravedad parcial debe realizarse antes de finales del 2020 para informar las decisiones de diseño sobre las futuras misiones humanas a Marte", escribieron los científicos. “Los asentamientos permanentes en la superficie pueden ser inviables si los desafíos de la reproducción de la gravedad parcial son demasiado grandes para superarlos".

Pero a partir de ahora, no hay indicios de que MICEHAB se lance pronto, e incluso si lo fuera, a algunos científicos les preocupa que en realidad no respondan las preguntas que nos gustaría saber sobre nosotros mismos. La reproducción humana difiere dramáticamente incluso de la de otros primates, y ninguno de los organismos estudiados hasta ahora son sustitutos efectivos, dice Nodler, un endocrinólogo reproductivo que se especializa en tecnologías de reproducción asistida.

"Si observan los primeros estudios de FIV, se saltaron muchos estudios de ratones y primates, simplemente no es lo mismo", dice Nodler. "No se puede sobrestimar que, en algún momento, tenemos que hacer estudios en humanos para ver qué está pasando realmente aquí".

Ética y embriones

Pero decidir qué experimento realizar depende de los objetivos, dice Nodler, y si estamos pensando un poco fuera del marco de la reproducción "normal" posiblemente nos apoyamos en tecnologías asistidas para producir una generación de marcianos.

"Es nuestro punto final ver si enviamos a un hombre y a una mujer y si tienen relaciones sexuales, ¿pueden tener un bebé?", pregunta él. "O queremos decir, ¿podemos tomar un montón de embriones, congelarlos en la Tierra, enviarlos a Marte y descongelarlos?"

Realizar ese primer experimento es técnicamente bastante simple, aunque quede atrapado en posibles problemas éticos. Y mientras que estudiar los efectos precisos de un entorno espacial en embriones humanos es más difícil, podría hacerse hoy, a excepción de un montón de problemas morales y éticos.

Por ejemplo, los científicos podrían enviar esperma y óvulos humanos a la Estación Espacial Internacional e intentar la fertilización in vitro para ver si funcionaría, y luego comparar cuántos embriones fueron producidos en comparación con los controles en la Tierra.

"El problema es que esos son embriones potencialmente viables, y la gente tendría un apogeo con eso", dice Nodler.

Los científicos también podrían enviar embriones ya fertilizados a la EEI y observar cómo el entorno espacial afecta el desarrollo, el daño al ADN y la reparación. Esto podría hacerse, dice Nodler, con embriones que ya no tienen posibilidades de desarrollarse normalmente, lo que podría eliminar algunos de los desafíos éticos, pero la prueba real sería observar los efectos del vuelo espacial en embriones viables.

“Deje que permanezcan congelados en la EEI durante seis meses o un año, luego tráelos a la Tierra y utilícelos para tratar de tener un nacimiento. Eso sería realmente, realmente difícil de obtener aprobación, pero en algún momento hay que hacerlo ", dice, señalando que" tenemos miles de embriones descartados que los pacientes han dicho que podemos usar para la investigación científica. El problema es conseguir que alguien me permita usarlos para la investigación científica".

Lehnhardt está de acuerdo en que será difícil estudiar la reproducción humana en el espacio sin estudiar realmente a los humanos, y eso significa estar dispuesto a enfrentar no sólo los desafíos científicos, sino también los problemas éticos lo antes posible.

"Los desafíos morales y éticos no van a desaparecer", dice. "Por lo tanto, tendremos que enfrentarlos mientras trabajamos en cosas como esta en el futuro".

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