Las futuras misiones humanas de larga duración a la Luna y Marte, que NASA está planeando, presentan desafíos logísticos monumentales. Uno de los problemas clave es garantizar una nutrición adecuada para los astronautas durante viajes de varios años, donde el espacio de carga es limitado y las oportunidades de reabastecimiento son inexistentes. Las vitaminas y otros nutrientes clave tienen una vida útil limitada y pierden su eficacia con el tiempo, lo que significa que los suministros traídos desde la Tierra pueden no ser suficientes o efectivos. Para superar este obstáculo, los científicos están desarrollando una tecnología revolucionaria de bioproducción: la creación de nutrientes bajo demanda, directamente en el espacio. En el centro de estos esfuerzos se encuentra una serie de experimentos llamada BioNutrients, que prueba la capacidad de los microorganismos para convertirse en fábricas en miniatura y autosostenibles de compuestos vitales para la salud humana.

Fábricas microscópicas para la salud de los astronautas

El paso inicial en este ambicioso proyecto fue el experimento BioNutrients-1, lanzado a la Estación Espacial Internacional (ISS) en abril de 2019. Durante casi seis años de investigación, los astronautas probaron un sistema basado en levadura de panadero genéticamente modificada (Saccharomyces cerevisiae), un microorganismo seguro y común en la dieta humana. Científicos del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley diseñaron un sistema en el que la levadura deshidratada y una fuente de alimento en polvo esperan en recipientes especiales. La activación es simple: los astronautas inyectan agua estéril, lo que inicia el proceso de crecimiento. En el entorno líquido, la levadura se multiplica y, como una pequeña fábrica, comienza a producir betacaroteno y zeaxantina. Se trata de potentes antioxidantes, presentes de forma natural en verduras como zanahorias y espinacas, que son de crucial importancia para proteger los ojos de daños, algo especialmente importante en el entorno espacial con niveles elevados de radiación.

Los astronautas no consumieron los nutrientes producidos; en su lugar, después de 48 horas de incubación en un lugar cálido, las muestras se congelaron y se devolvieron a la Tierra para un análisis detallado. Los científicos estudiaron minuciosamente la eficacia del sistema, la cantidad de levadura que creció y la concentración de los nutrientes producidos. Uno de los objetivos clave de BioNutrients-1 fue probar la viabilidad a largo plazo. Para este propósito, se utilizaron dos tipos de levadura. La primera era capaz de formar esporas, una forma de vida latente y extremadamente resistente que puede sobrevivir a condiciones extremas, incluyendo alta radiación y almacenamiento prolongado. Se espera que las esporas puedan permanecer viables durante al menos cinco años, lo cual es crucial para las misiones a Marte. El segundo tipo de levadura estaba en forma vegetativa, es decir, metabólicamente activa. Aunque se esperaba una vida útil más corta, este tipo es interesante porque ya se utiliza comercialmente en suplementos probióticos y ofrece una gama más amplia de posibilidades para futuras modificaciones. Los análisis de las muestras devueltas a la Tierra mostraron resultados extraordinarios: algunos microorganismos permanecieron capaces de activarse incluso después de más de cinco años en el espacio, confirmando la robustez del concepto.

Evolución del experimento: De contenedores rígidos a bolsas flexibles

Basándose en los éxitos de la primera fase, en noviembre de 2022 llegó a la ISS BioNutrients-2. Esta continuación trajo consigo innovaciones significativas, con el objetivo de optimizar el sistema para las condiciones reales de los vuelos espaciales de larga duración. El mayor cambio fue en el hardware. En lugar de contenedores relativamente pesados y rígidos, BioNutrients-2 utilizó bolsas ligeras y flexibles, similares a las que se utilizan para envasar la comida de los astronautas. Este rediseño redujo drásticamente la masa y el volumen del sistema, liberando un espacio valioso y disminuyendo los costos de lanzamiento.

Al mismo tiempo, se amplió el "menú" de microorganismos. Además de los dos tipos de levadura del primer experimento, se añadieron cuatro nuevos cultivos. Dos de ellos eran bacterias utilizadas para la producción de yogur, una para el kéfir, y la última era especialmente interesante: un tipo de levadura modificada por bioingeniería para producir folistatina. La folistatina es una proteína que juega un papel clave en el mantenimiento de la masa muscular porque inhibe la acción de la miostatina, una proteína responsable de la degradación muscular. La atrofia muscular es uno de los mayores riesgos para la salud de los astronautas en condiciones de ingravidez, y la posibilidad de producir un compuesto que pueda contrarrestarla directamente en el espacio representa una posible revolución en la medicina espacial. Durante 2023, la tripulación de la ISS llevó a cabo con éxito dos ciclos de experimentos con este nuevo sistema, confirmando su funcionalidad y versatilidad.

La fase más reciente: Seguridad alimentaria y levadura multifuncional en la ISS

El capítulo más reciente de la saga BioNutrients comenzó hace poco, en agosto de 2025, con el lanzamiento del experimento BioNutrients-3 en la misión SpaceX CRS-33. Esta fase representa un paso crucial hacia la aplicación en el mundo real, con énfasis en la seguridad alimentaria y un mayor aumento de la eficiencia. El hardware sigue basándose en bolsas flexibles, pero ahora son de mayor volumen para permitir la prueba de protocolos de seguridad en muestras más grandes. En esta fase se utilizan fermentos comerciales para yogur y kéfir, así como nuevas y avanzadas cepas de levadura que han sido modificadas genéticamente para producir múltiples nutrientes diferentes dentro de una sola bolsa. Este es un importante paso adelante en la optimización del proceso.

Una de las innovaciones más interesantes en BioNutrients-3 es un sustrato para el crecimiento de microorganismos que es completamente comestible, aunque los astronautas aún no lo consumirán. Esto es una preparación para futuros experimentos en los que los productos se probarán como una fuente real de nutrición. Además, se ha introducido un ingenioso indicador visual para monitorizar la fermentación. Se añade a la mezcla un pigmento natural de la col lombarda, que cambia de color según la acidez (valor de pH). A medida que las bacterias convierten los azúcares en ácido durante la fermentación del yogur y el kéfir, la mezcla cambia de color de morado a rosa. Esto proporciona a los astronautas una forma sencilla, visual e inequívoca de seguir el progreso del proceso sin necesidad de equipos complejos.

Tecnologías innovadoras para el futuro de los viajes espaciales

BioNutrients-3 también introduce varias tecnologías avanzadas que son clave para crear un sistema de nutrición autosostenible. Una de ellas es la prueba de una "nariz electrónica" (E-Nose), un sensor que simula el sentido del olfato humano con una sensibilidad excepcional. Este dispositivo puede detectar compuestos orgánicos volátiles que liberan los patógenos o las bacterias de la descomposición, proporcionando un método rápido y no invasivo para verificar la seguridad de los alimentos. Además, los astronautas probarán el proceso de pasteurización utilizando el equipo existente en la estación: un calentador de alimentos. Con esto se verifica la posibilidad de destruir los microorganismos restantes una vez finalizada la fermentación para que el producto sea seguro para el almacenamiento y consumo a largo plazo. Finalmente, también se demostrará una técnica de re-cultivo, donde una pequeña parte del yogur terminado se utiliza para iniciar un nuevo lote, de forma similar a como se mantiene un fermento de masa madre. Dominar esta técnica significaría que el sistema podría mantenerse casi indefinidamente con suministros iniciales mínimos.

Un alcance más amplio: Del espacio a los rincones remotos de la Tierra

Aunque desarrollada principalmente para las necesidades de los astronautas, la tecnología detrás del proyecto BioNutrients tiene un enorme potencial también en la Tierra. La capacidad de producir nutrientes frescos, e incluso medicamentos, bajo demanda y con una infraestructura mínima podría transformar la vida en áreas remotas, zonas afectadas por desastres naturales o durante operaciones militares de larga duración donde las cadenas de suministro no son fiables. Al desarrollar microorganismos que pueden soportar largos períodos de inactividad y luego reactivarse con éxito, la NASA no solo está abriendo la puerta a la exploración del espacio profundo, sino que también está creando soluciones que podrían mejorar la salud y la calidad de vida de las personas en todo nuestro planeta.