Los microorganismos rara vez viven solos. En cambio, forman comunidades densas y organizadas conocidas como biopelículas, conjuntos estructurados de bacterias, hongos y otros microbios incrustados en una matriz compartida. Estas comunidades recubren las raíces de las plantas, recubren los tejidos humanos y apoyan procesos esenciales como la absorción de nutrientes, la tolerancia al estrés y la protección contra enfermedades. Los investigadores ahora sugieren que las biopelículas también pueden ser críticas para sustentar la vida en el espacio.
En un nuevo artículo de Perspective publicado en npj Biofilms and Microbiomes, un equipo de investigación internacional describe cómo el estudio de biopelículas durante vuelos espaciales de larga duración podría remodelar nuestra comprensión de la vida microbiana. El artículo propone una agenda de investigación centrada en cómo se comportan las biopelículas en condiciones de vuelos espaciales y cómo esos conocimientos podrían informar a los sistemas biológicos de la Tierra.
“Las biopelículas a menudo se consideran desde el punto de vista de la infección y se tratan como un problema que hay que eliminar, pero en realidad son el estilo de vida microbiano predominante que sustenta los sistemas biológicos saludables”, dijo la primera autora Katherine J. Baxter, en un comunicado de prensa.
Comunidades microbianas como prueba de estrés para la vida en el espacio
En la Tierra, las biopelículas están integradas en los sistemas vivos. En los seres humanos, ayudan a organizar las comunidades microbianas en el intestino, la boca y la piel. En las plantas, las biopelículas alrededor de las raíces influyen en la absorción de nutrientes, la tolerancia al estrés y la resistencia a los patógenos. Estas interacciones evolucionaron en condiciones relativamente estables, incluida una gravedad constante y una baja exposición a la radiación.
Algunos investigadores sostienen que las estructuras similares a biopelículas pueden haber desempeñado un papel en las primeras etapas de la vida en la Tierra, proporcionando andamios físicos que concentraban moléculas y apoyaban las primeras interacciones metabólicas. Vistos a través de esa lente, las biopelículas no son sólo sistemas biológicos modernos, sino productos de miles de millones de años de evolución. Los vuelos espaciales alteran muchas de esas condiciones a la vez.
Los experimentos a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) y en simulaciones terrestres muestran que la microgravedad y la radiación pueden cambiar la estructura de las biopelículas, la regulación genética, la señalización microbiana y las respuestas al estrés. Algunas biopelículas se vuelven más densas y resistentes, mientras que otras pierden organización o función. Los efectos varían según las especies y las plataformas experimentales, lo que complica la interpretación.
“Los vuelos espaciales ofrecen un banco de pruebas distintivo e invaluable para la organización y función de las biopelículas y, lo que es más importante, la evidencia hasta ahora deja claro que las biopelículas deben entenderse, gestionarse y probablemente diseñarse mejor para salvaguardar la salud durante los vuelos espaciales”, dijo Baxter.
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Por qué las plantas y las biopelículas son importantes para los vuelos espaciales de larga duración
A medida que las agencias espaciales planifican misiones más largas, incluidos hábitats lunares sostenidos y eventuales viajes a Marte, se espera que las plantas desempeñen un papel central en los sistemas de soporte vital. Pero el rendimiento de las plantas depende en gran medida de las biopelículas microbianas dentro y alrededor de los sistemas radiculares.
Para estudiar esas interacciones, los investigadores destacan un enfoque conocido como multiómica, que combina múltiples tipos de datos biológicos, incluida información genética, metabólica y bioquímica, para capturar cómo las comunidades microbianas complejas funcionan como sistemas integrados.
“Al combinar la genética y la bioquímica de múltiples especies, la multiómica moderna tiene la interesante capacidad de revelar nuevos mecanismos de biopelículas a partir de respuestas de vuelos espaciales, y está comenzando a llenar vacíos importantes en nuestra comprensión de la señalización y el metabolismo en la interfaz de las biopelículas y las raíces de las plantas”, dijo el coautor Eszter Sas.
De los vuelos espaciales a la vida cotidiana en la Tierra
Aunque la Perspectiva se centra en los vuelos espaciales, sus implicaciones no se limitan a la órbita. Las biopelículas influyen en las enfermedades crónicas, la resistencia a los antibióticos, la salud del suelo y el funcionamiento de los ecosistemas. Comprender cómo responden estas comunidades microbianas a un estrés desconocido podría informar nuevas formas de gestionarlas en la Tierra.
“Los vuelos espaciales pueden revelar nueva biología bajo estrés desconocido, y esos conocimientos pueden decirnos mucho sobre cómo la vida podría sobrevivir en el espacio, pero también informar sobre enfoques para la salud y la agricultura en la Tierra”, dijo el autor principal Nicholas JB Brereton.
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Fuentes del artículo
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