Historia del espacio

Regresar

Un dibujo del oso de agua hecho por Goeze.

Podemos enfriarlos hasta casi el cero absoluto o exponerlos a temperaturas superiores a 150 grados Celsius. Se los puede irradiar con luz ultravioleta, exponer al vacío del espacio o a presiones increíblemente altas. Los osos de agua simplemente se acurrucarán formando pequeñas y duras bolitas y – sobrevivirán. Aunque hoy los estudiamos en algunos de los laboratorios más sofisticados del mundo, tambien en el espacio, su descubrimiento se remonta a una época en la que apenas comenzábamos a conocer el mundo microscópico, invisible a simple vista.

Un extraño «insecto acuático»

En 1772, Johann August Ephraim Goeze, párroco de la iglesia de San Blas en la ciudad alemana de Quedlinburg, tenía 41 años. La gente lo conocía como un destacado predicador y educador, y nada indicaba que su destino fuera a tomar un rumbo completamente distinto. Sin embargo, ese año fue invitado a una reunión donde su vida dio un vuelco. El tema principal del encuentro era una demostración del funcionamiento de una «lente de aumento». En realidad, se trataba de un microscopio compuesto que fascinó tanto a Goeze que convenció a su dueño para que se lo regalara. No pasó mucho tiempo antes de que consiguiera un modelo de microscopio mejorado con el que podía proyectar la imagen de la muestra sobre la pared de una habitación oscura. Fue precisamente con este dispositivo con el que Goeze realizó un descubrimiento que, 250 años más tarde, se convertiría en el centro de algunas de las investigaciones espaciales más sonadas.

En 1773, Goeze tradujo al alemán el libro del científico suizo Charles Bonnet Traité d’Insectologie (Tratado de insectología), al cual añadió un apéndice titulado «Sobre algunos extraños insectos acuáticos». En cinco capítulos describió cinco pequeños organismos diferentes. El capítulo número II llevaba por título «Sobre el pequeño oso de agua». Para Goeze, estas eran las criaturas más extrañas de todas. Solo las encontraba en invierno, en plantas acuáticas que crecían en el estanque detrás de su iglesia. Sus cuerpos le recordaban a los de los osos. Sin embargo, los descubrimientos pioneros que acabaron llevando a los osos de agua al espacio en el siglo XXI no se deben a Goeze, sino a un contemporáneo y colega suyo.

Johann August Ephraim Goeze (izquierda) in Lazzaro Spallanzani (derecha).

El primer paso hacia las estrellas

El primero en allanar, aunque sin saberlo, el camino de los osos de agua hacia las estrellas fue el sacerdote y biólogo italiano Lazzaro Spallanzani, quien informó sobre ellos en 1776 en su obra Opúsculos de física vegetal y animal.

Al recoger y humedecer las muestras de sedimentos que había recogido del canalón del tejado de su casa, Spallanzani esperaba ver criaturas completamente diferentes, los llamados rotíferos. No obstante, al mirar a través del microscopio descubrió precisamente osos de agua. A Spallanzani le fascinaban estos organismos que se movían despacio y de forma algo torpe. Debido a su andar descuidado, los comparó con tortugas arrastrantes. Para ellos acuñó el nombre tardigrada, a partir de las palabras latinas tardus (lento) y gradus (paso). En español los llamamos tardígrados.

Más tarde, Spallanzani descubrió que la aparente torpeza se debía principalmente a la superficie lisa del cristal sobre el que los observaba. Pronto se convenció de que sobre un sustrato de arena estas criaturas se movían con mucha mayor destreza.

A continuación, Spallanzani realizó dos experimentos más cuyos resultados atrajeron el interés de futuras generaciones de científicos. Cuando volvió a secar las muestras de sedimento, los tardígrados no murieron. Simplemente dejaron de moverse y escondieron las patas dentro del cuerpo. Este último se contrajo fuertemente, se deshidrató y adoptó una forma que hoy llamamos tun. Al volver a entrar en contacto con el agua, los tardígrados sencillamente volvieron a despertar.

Spallanzani también expuso los tunes de tardígrados a temperaturas extremas y le sorprendió que el frío intenso no pudiera acabar con ellos. Hoy sabemos que su capacidad para sobrevivir a la deshidratación y su resistencia al frío están estrechamente relacionadas.

En busca del límite de resistencia

En el siglo XX, los experimentos con osos de agua se trasladaron a laboratorios especializados donde los científicos pusieron a prueba los límites de su resistencia. A principios del siglo pasado, el biólogo alemán Gilbert Rahm expuso a los tardígrados a aire líquido (-190 °C), nitrógeno líquido (-253 °C) y helio líquido (-272 °C). Cien años después, un grupo de científicos los enfrió en el vacío hasta solo una centésima de grado por encima del cero absoluto. Cuando volvieron a calentar los tunes y los expusieron a la humedad, algunos de ellos revivieron. Cabe añadir que los tunes de los tardígrados también sobrevivieron unos minutos a altas temperaturas, por encima de los 150 °C.

Tardigrado visto bajo un microscopio óptico.

El científico francés Raoul M. May planteó en 1964 un nuevo desafío para los tardígrados. Expuso tunes de la especie Macrobiotus areolatus a una fuerte radiación ultravioleta y de rayos X. ¡Resultó que la dosis letal para los tardígrados era mil veces superior a la de los humanos! Los tardígrados demostraron ser significativamente más resistentes incluso que las cucarachas, cuya dosis letal es unas veinte veces mayor que la humana. No es de extrañar, por tanto, que May y sus colaboradores sugirieran en su artículo a los osos de agua como organismos modelo para la investigación espacial.

Los científicos también expusieron los tunes de osos de agua a altas presiones. Un grupo en Japón los sometió primero a una presión hidrostática equivalente a unas 74.000 veces la presión atmosférica al nivel del mar. Tras doce horas, consiguieron revivir algunos ejemplares. Unos años más tarde repitieron el experimento, solo que esta vez aumentaron la presión hasta los 200.000 bares durante un período más corto, algo que los tardígrados no pudieron soportar.

Todos estos resultados confirmaron que los osos de agua son criaturas muy resistentes, y los científicos se dispusieron a buscar la respuesta a una pregunta más: cómo responden sus cuerpos a las implacables condiciones del espacio.

Tardígrados en el espacio

Los tardígrados se convirtieron en los primeros animales expuestos intencionalmente por los científicos a los despiadados efectos del espacio. Querían saber si estos organismos eran capaces de sobrevivir y reproducirse en microgravedad, y cómo les afectaban el vacío, la radiación ultravioleta (UV) solar y las partículas cósmicas.

Para responder la pregunta de si los osos de agua pueden prosperar en microgravedad, los científicos realizaron tres experimentos entre 2007 y 2011 a bordo de la nave rusa FOTON-M3, el transbordador espacial Endeavour y la Estación Espacial Internacional (EEI). Resultó que la microgravedad no causa problemas a los tardígrados. Se reprodujeron fácilmente en el espacio y de los huevos puestos nacieron ejemplares completamente sanos. Incluso los tunes deshidratados revivieron sin dificultad tras su regreso a la Tierra, y su tasa de supervivencia fue comparable a la de los grupos de control.

El vacío tampoco pudo con los tunes de tardígrados, sin embargo, la radiación UV les resultó mucho más problemática. En el marco del famoso experimento TARDIS (Tardigrades in Space), los tunes fueron expuestos únicamente al vacío del espacio o al vacío combinado con luz ultravioleta (UV). Algunos de ellos fueron irradiados con luz UV de la misma longitud de onda que la que llega a la superficie terrestre y nos provoca quemaduras al tomar el sol en exceso, mientras que otros fueron expuestos a todo el espectro UV del Sol.

Los que mejor parados salieron fueron los ejemplares de Milnesium tardigradum, ya que revivieron el 68 % de ellos tras la exposición a la luz UV filtrada. No obstante, después de ser reanimados, estos morían más rápido que los del grupo de control. Solo tres individuos sobrevivieron a la exposición a todo el espectro de luz UV. La radiación UV también afectó negativamente a la reproducción de los tardígrados supervivientes.

Oso de agua activo y su tun.

Sin embargo, la luz UV no es el único peligro que acecha a los tardígrados en el espacio. Aún más peligrosos pueden ser los rayos cósmicos, que afectan a los tejidos de los seres vivos de manera similar a la radioactividad. Inmediatamente después de la exposición solo sobrevivió algo más del 40 % de los ejemplares expuestos. El intento de reanimar a un grupo separado de tardígrados tras dos años de almacenamiento no tuvo éxito.

Todos estos experimentos llevaron a los científicos a un enigma clave: ¿cómo es posible que los tardígrados sobrevivan a condiciones que serían fatales para la mayoría de los demás animales?

El secreto de su resistencia

Los tardígrados son unos de los organismos multicelulares más resistentes de la Tierra. Pueden sobrevivir en una gran variedad de condiciones extremas. En determinadas circunstancias transforman su cuerpo y su metabolismo casi se detiene por completo. Pero los osos de agua pueden hacer mucho más. Pueden proteger sus cuerpos de influencias dañinas de diversas maneras e incluso reparar los daños producidos.

Ante la falta de humedad, los cuerpos de los tardígrados se deshidratan y entran en un estado de anhidrobiosis. Contraen sus cuerpos en el característico tun esférico y detienen casi por completo su metabolismo. A pesar de la pérdida de agua, sus células permanecen intactas gracias a unas proteínas especiales llamadas TDP (tardigrade specific proteins), que producen durante la deshidratación. Estas ayudan a estabilizar las estructuras celulares y contribuyen a la formación de un estado vitrificado, similar al vidrio, en el cual pueden sobrevivir sin agua incluso durante varias décadas.

Es precisamente esta transformación la que permite a los osos de agua sobrevivir en otros entornos extremos. Con el frío extremo, por ejemplo, la ausencia de agua en el cuerpo evita la formación de destructivos cristales de hielo, mientras que en el vacío previene daños celulares adicionales.

Sin embargo, la mera ausencia de agua en los cuerpos de los tardígrados no explica su resistencia a la radiación. Para ello, tienen guardados algunos ases más bajo la manga.

Las altas temperaturas y la radiación ionizante dañan las proteínas y las moléculas de ADN de los tardígrados. Las proteínas pueden plegarse de forma incorrecta. En ese momento aumenta considerablemente la producción de las llamadas proteínas de choque térmico (heat shock proteins, Hsp), que actúan como una especie de equipo de rescate. Las Hsp reconocen las proteínas dañadas o mal plegadas, las estabilizan y las ayudan a recuperar su forma correcta. También pueden colaborar en la eliminación de las proteínas gravemente dañadas.

Los cuerpos de los tardígrados también pueden producir proteínas Dsup (Damage suppressor), que se conectan al ADN y ayudan a protegerlo contra lesiones. Estas pueden actuar como una especie de escudo molecular alrededor de las moléculas de ADN, reduciendo así el alcance de los daños causados por la radiación ionizante.

Si a pesar de todo la radiación daña el código genético, se activan además las enzimas de reparación del ADN. En los seres humanos encontramos mecanismos similares, solo que no somos capaces de producirlos en cantidades tan grandes.

El futuro de los osos de agua en el espacio

Es muy probable que los tardígrados nunca vivirán libremente en otros cuerpos del sistema solar. En el contexto de la exploración espacial, la importancia de investigar a estas criaturas reside en otra parte. Los osos de agua tal vez podrían ayudarnos a superar un problema muy específico al que nos enfrentaremos durante los viajes espaciales de larga duración.

El espacio está impregnado de partículas de alta energía que llamamos rayos cósmicos. Estas pueden dañar nuestros tejidos y provocar enfermedades graves en los astronautas, como el cáncer. Las estimaciones indican que incluso una misión espacial de duración relativamente corta, como un viaje de tres años a Marte de ida y vuelta, aumentaría de forma significativa el riesgo de desarrollar esta enfermedad.

Experimento BIOPAN con el que se llevaron a cabo las pruebas de los tardigrados abordo de FOTON-M3.

La Tierra nos escuda de la mayoría de los rayos cósmicos mediante su campo magnético y su densa atmósfera, los cuales no existen en el espacio interplanetario. En la actualidad no disponemos de una forma sencilla y completamente eficaz de protegernos contra el impacto de estas partículas en viajes de larga duración.

Al investigar el escudo proteico de los tardígrados, intentamos descubrir cómo defender nuestros propios cuerpos de las partículas cósmicas. En otras palabras, nos gustaría comprender cómo proteger y reparar las proteínas de las células humanas y nuestro ADN para poder sobrevivir a bordo de las naves espaciales.

¿Y qué pensaría Goeze de todo esto?

Lecturas complementarias para los más curiosos

1. Greven, H. About the little water bear*A commented translation of GOEZE’S note „Ueber den kleinen Wasserbär” from 1773, Acta Biologica Benrodis 17 (2015): 1-27.
2. Schill, R.O. 250 years of tardigrades: Goeze’s discovery of a rare and peculiar creature. Org Divers Evol 25, 1–2 (2025). https://doi.org/10.1007/s13127-025-00677-y
3. Guidetti R, Altiero T, Rebecchi L. On dormancy strategies in tardigrades. J Insect Physiol. 2011 May;57(5):567-76. doi: 10.1016/j.jinsphys.2011.03.003. Epub 2011 Mar 21. PMID: 21402076.
4. Tardigrade, Wikipedia.
5. Weronika E, Łukasz K. Tardigrades in Space Research – Past and Future. Orig Life Evol Biosph. 2017 Dec;47(4):545-553. doi: 10.1007/s11084-016-9522-1. Epub 2016 Oct 20. PMID: 27766455; PMCID: PMC5705745.
6. K. Arakawa, “Examples of Extreme Survival: Tardigrade Genomics and Molecular Anhydrobiology,” Annual Review of Animal Biosciences, vol. 10, no. 1, pp. 17-37, 2022. Available: https://doi.org/10.1146/annurev-animal-021419-083711.
7. May RM, Maria M, Guimard J. Actions différentielles des rayons x et ultraviolets sur le tardigrade Macrobiotus areolatus, a l’état et desséché. Bull Biol France Belgique. 1964;98:349–367.
8. Horikawa DD, Sakashita T, Katagiri C, Watanabe M, Kikawada T, Nakahara Y, Hamada N, Wada S, Funayama T, Higashi S, Kobayashi Y, Okuda T, Kuwabara M. Radiation tolerance in the tardigrade Milnesium tardigradum. Int J Radiat Biol. 2006;82:843–848. doi: 10.1080/09553000600972956
9. Møbjerg N, Neves RC. New insights into survival strategies of tardigrades. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2021 Apr;254:110890. doi: 10.1016/j.cbpa.2020.110890. Epub 2020 Dec 26. PMID: 3337369
10. Bertolani R, Rebecchi L, Jönsson KI, Borsari S, Guidetti R, Altiero T. Tardigrades as a model for experiences of animal survival in the space. In: Monti, R., Bonifazi, C. (Eds.), La Scienza e la Tecnologia Spaziale sulla Stazione Internazionale (ISS). Spec. Issue ASI Natl. Workshop, Turin, 2001. MSSU—Micro Space Station Util. 2001;2:211–212.
11. Tardigrade, New World Encyclopedia.
12. Ono, F., Saigusa, M., Uozumi, T., Matsushima, Y., Ikeda, H., Saini, N. L., & Yamashita, M. (2008). Effect of high hydrostatic pressure on to life of the tiny animal tardigrade. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 69(9), 2297-2300. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2008.04.019
13. Ono, F., Saigusa, M., Uozumi, T., Matsushima, Y., Ikeda, H., Saini, N. L., & Yamashita, M. (2008). “Effect of high hydrostatic pressure on to life of the tiny animal tardigrade.” Journal of Physics and Chemistry of Solids, 69(9), 2297–2301. DOI: 10.1016/j.jpcs.2008.04.019
14. Ono, F., Mori, Y., Takarabe, K., Fujii, A., Saigusa, M., Matsushima, Y., Yamazaki, D., Ito, E., Galas, S., & Saini, N. L. (2016). “Effect of ultra-high pressure on small animals, tardigrades and Artemia.” Cogent Physics, 3, 1167575. DOI: 10.1080/23311940.2016.1167575
15. Seki, K., Toyoshima, M. Preserving tardigrades under pressure. Nature 395, 853–854 (1998). https://doi.org/10.1038/27576
16. Horikawa DD, Iwata K, Kawai K, Koseki S, Okuda T, Yamamoto K. High hydrostatic pressure tolerance of four different anhydrobiotic animal species. Zoolog Sci. 2009 Mar;26(3):238-42. doi: 10.2108/zsj.26.238. PMID: 19341346.
17. Jönsson, K. I., Rabbow, E., Schill, R. O., Harms-Ringdahl, M. & Rettberg, P. (2008). «Tardigrades survive exposure to space in low Earth orbit.» Current Biology 18, R729–R731. DOI: 10.1016/j.cub.2008.06.048.
18. Sadowska-Bartosz I, Bartosz G. Antioxidant Defense in the Toughest Animals on the Earth: Its Contribution to the Extreme Resistance of Tardigrades. Int J Mol Sci. 2024 Aug 1;25(15):8393. doi: 10.3390/ijms25158393. PMID: 39125965; PMCID: PMC11313143.
19. Rebecchi, L. et al. (2009). «Tardigrade Resistance to Space Effects: First Results of Experiments on the LIFE-TARSE Mission on FOTON-M3 (September 2007).» Astrobiology 9, 581–591. DOI: 10.1089/ast.2008.0305.
20. Rebecchi, L., Altiero, T., Cesari, M., Bertolani, R., Rizzo, A.M., Corsetto, P.A. and Guidetti, R. (2011), Resistance of the anhydrobiotic eutardigrade Paramacrobiotus richtersi to space flight (LIFE–TARSE mission on FOTON-M3). Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research, 49: 98-103. https://doi.org/10.1111/j.1439-0469.2010.00606.x.
21. Persson, D., Halberg, K.A., Jørgensen, A., Ricci, C., Møbjerg, N. and Kristensen, R.M. (2011), Extreme stress tolerance in tardigrades: surviving space conditions in low earth orbit. Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research, 49: 90-97. https://doi.org/10.1111/j.1439-0469.2010.00605.x
22. Vukich M., Ganga P.L., Cavalieri D., Rivero D., Pollastri S., Mugnai S., Mancuso S., Pastorelli S., Lambreva M., Antonacci A., et al. BIOKIS: A model payload for multisciplinary experiments in microgravity. Microgravity Sci. Technol. 2012;24:397–409. doi: 10.1007/s12217-012-9309-6.
23. Harikumar R. Suma, Swathi Prakash, Sandeep M. Eswarappa; Naturally occurring fluorescence protects the eutardigrade Paramacrobiotus sp. from ultraviolet radiation. Biol. Lett. 1 October 2020; 16 (10): 20200391. https://doi.org/10.1098/rsbl.2020.0391
24. Lee, K. S., Tan, Y ~P., Nguyen, L. H., et al. 2022, Entanglement in a qubit-qubit-tardigrade system, New Journal of Physics, 24, 12, 123024. doi:10.1088/1367-2630/aca81f