Un pedacito del estado de Washington voló al espacio esta semana

Una pequeña parte del estado rural de Washington, y algunos de sus «habitantes», despegaron al espacio desde el Centro Espacial Kennedy en Florida el jueves 14 de julio.

Los habitantes son bacterias que viven en el suelo en Prosser, Washington. Los científicos estudiarán lo que hacen las bacterias en un entorno de microgravedad para aprender más sobre cómo funcionan las comunidades microbianas del suelo en el espacio. Esa es la información que los científicos necesitan para cultivar alimentos en el espacio o en otro cuerpo celeste.

El experimento, financiado por la NASA, se llama DynaMoS, o Dinámica de microbiomas en el espacio. El estudio está siendo realizado por investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía.

La comunidad microbiana del suelo que se dirige a la Estación Espacial Internacional está compuesta por ocho especies de bacterias que los científicos del PNNL aislaron de un sitio de campo científico en Prosser que está a cargo de la Universidad Estatal de Washington. Los microbios estarán entre la carga útil de la misión de reabastecimiento SpaceX CRS-25 de la NASA.

¿Cultivos en el espacio?

Los científicos del PNNL estudiarán cómo se comportan los microbios en el espacio en comparación con cómo se comportan en la Tierra. ¿Por qué algunas especies prosperan bajo ciertas condiciones y luchan bajo otras? ¿Quién necesita qué socios prosperar y quién podría ser prescindible? ¿Funcionarán los microbios en el espacio como lo hacen en la Tierra, para ayudarnos a cultivar alimentos y reciclar el carbono y otros nutrientes?

«Todavía tenemos mucho que aprender sobre cómo se comportan los microorganismos en la Tierra», dijo Janet Jansson, científica jefe y becaria de laboratorio en PNNL y líder de DynaMoS. «Hay aún más preguntas que abordar si vamos a cultivar alimentos en el espacio, por ejemplo, en la superficie lunar o para una misión de larga duración a Marte. ¿Cómo se comportan los microbios en microgravedad, por ejemplo?»

Jansson, Ryan McClure y otros científicos del PNNL han pasado varios años estudiando cómo se comportan las comunidades de microorganismos en el suelo de la Tierra.

«Las plantas necesitan microbios del suelo beneficiosos para ayudarlas a crecer. Los microbios pueden proporcionar nutrientes y proteger a las plantas de la sequía, de los patógenos y de otros tipos de estrés», dijo McClure. «Comprender cómo interactúan los microbios mientras hacen esto es el primer paso para construir comunidades de microbios que puedan apoyar el crecimiento de las plantas en lugares como la luna, Marte o la estación espacial».

En casa, incluso en el espacio

El experimento se basa en algunas de las tecnologías más sofisticadas disponibles para estudiar algo tan común como el suelo. Una sola taza de tierra normalmente contiene miles de especies microbianas diferentes, demasiadas para entenderlas a la vez. A partir de sus estudios en Prosser, el equipo de PNNL ha desarrollado una comunidad de interacción natural de ocho especies que se utilizarán para la misión espacial.

La bacteria crecerá en su entorno doméstico, suelo recolectado de Prosser. Unos días antes del lanzamiento, los científicos inocularán el suelo con las ocho bacterias: Dyadobacter, Ensifer, Neorhizobium, Rhodococcus, Sinorhizobium, SPhingopyxis, Streptomyces y Variovorax.

El suelo contendrá quitina, un alimento para microbios común que se encuentra en el suelo en todo el mundo. La capacidad de comer quitina, o comer subproductos emitidos por otras especies a medida que descomponen la quitina, es clave para que la comunidad microbiana sobreviva.

«El microbioma nativo del suelo es muy complejo, con miles de especies y millones de interacciones. Por lo tanto, elegimos comenzar centrándonos en ocho especies de una comunidad que evolucionó naturalmente para estudiar», dijo McClure, quien llama a la agrupación una «complejidad reducida». comunidad.

El experimento incluirá 104 tubos de ensayo que contienen el suelo y los microbios elegidos. La mitad se enviará a la estación espacial y la otra mitad crecerá en condiciones similares, excepto por la gravedad y la atmósfera, en un laboratorio en el Centro Espacial Kennedy en Florida.

Cada tubo contendrá 20 gramos de suelo lleno de quitina y cientos de millones de cada una de las ocho bacterias. Se tomarán muestras de los tubos en cuatro momentos diferentes durante 12 semanas. Luego, las muestras espaciales se devolverán al Centro Espacial Kennedy, y todas las muestras y los microbios se transportarán en un camión refrigerado desde Kennedy hasta el PNNL para un análisis intensivo.

De vuelta en tierra firme

Los científicos medirán el número de cada especie, así como sus proteínas, otros mensajeros moleculares conocidos como transcritos y subproductos llamados metabolitos. Las mediciones dirán quién es más abundante, quién es raro y, lo que es más importante, qué está haciendo cada uno y cómo interactúan. Las mediciones se realizarán en EMSL, el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE en PNNL.

«Necesitamos entender quién juega bien con quién, quién nunca quiere estar con quién, etc. Se necesita una aldea de microbios para crear una comunidad próspera y mejorar la producción de cultivos. Eso es cierto para la producción agrícola en cualquier lugar, ya sea en el espacio. o en la Tierra», dijo Jansson, quien forma parte de un panel de biólogos que participan en la Encuesta decadal sobre investigación en ciencias biológicas y físicas en el espacio 2023-2032.

Gran parte del trabajo de base para la misión del suelo se ha establecido a través de un estudio del microbioma del suelo realizado por científicos del PNNL y que ha sido financiado por el DOE.

Otros experimentos a bordo analizarán la curación de heridas, las células inmunitarias, los biosensores, el hormigón y el polvo de la Tierra.