¿Qué sucede cuando los virus que matan bacterias van al espacio?

La batalla más antigua de la Tierra, la que libran las bacterias y los virus que las atacan, se lleva librando desde hace miles de millones de años. Se manifiesta en el intestino, en el suelo, en cada estanque y charco. Y ahora, gracias a los experimentos a bordo de la Estación Espacial Internacional, los científicos saben que las cosas suceden de manera diferente cuando la gravedad desaparece.

Un estudio publicado en PLOS Biology puso en órbita el bacteriófago T7 y su objetivo favorito, Escherichia coli, para observar qué sucede cuando cambian las reglas. Los bacteriófagos, o fagos para abreviar, son virus que infectan y matan bacterias. En la Tierra, los fagos y los huéspedes emprenden una implacable carrera armamentista: las bacterias desarrollan defensas, los fagos desarrollan contramedidas y el ciclo se repite a una velocidad vertiginosa. T7 puede infectar y destruir E. coli en menos de 30 minutos en condiciones normales. Pero en microgravedad, descubrieron los investigadores, esa línea de tiempo se extiende dramáticamente.

La razón es sorprendentemente física. Sin gravedad, no hay convección, ni sedimentación, ni agitación suave de partículas a través del fluido. Los fagos y las bacterias se encuentran entre sí sólo mediante una difusión lenta y restringida. En los controles terrestres, las cifras de virus se dispararon entre dos y cuatro horas. En las muestras espaciales, no pasó nada en esos primeros momentos. Sin embargo, a los 23 días, los fagos habían tenido éxito. La microgravedad ralentizó el ataque pero no lo detuvo.

Diferentes presiones, diferentes mutaciones.

Lo que hizo que el estudio fuera realmente sorprendente fue la secuenciación de los supervivientes. Después de más de tres semanas, tanto los fagos como las bacterias habían acumulado nuevas mutaciones, y esas mutaciones no se parecían en nada a las que aparecían en los controles de la Tierra. Los fagos que viajaban por el espacio desarrollaron cambios en las proteínas de la cola que les ayudan a adherirse a las superficies bacterianas. Mientras tanto, las bacterias desarrollaron alteraciones en genes ligados a sus membranas externas y respuestas al estrés, el clásico manual defensivo de una célula que intenta mantener alejados a los virus.

Entonces los investigadores hicieron algo inteligente. Utilizaron una técnica llamada escaneo mutacional profundo para probar 1.660 variantes de la proteína de unión al receptor del fago, la herramienta molecular que utiliza para adherirse a las bacterias. Las variantes que prosperaron en microgravedad parecían completamente diferentes de las que prosperaron en la Tierra. Cualquiera que sea la presión selectiva que ejerza la microgravedad, recompensa un conjunto diferente de soluciones genéticas.

Convertir las lecciones espaciales en medicina

Aquí es donde el estudio pasa de la curiosidad al valor clínico potencial. El equipo tomó las mutaciones que tuvieron éxito en el espacio y construyó nuevas variantes de fagos a partir de ellas. Luego probaron estos fagos “informados por la microgravedad” contra dos cepas de E. coli uropatógena, del tipo que causa infecciones persistentes del tracto urinario y resisten la T7 original. Las variantes derivadas del espacio funcionaron. Infectaron y mataron bacterias que resistieron al virus de tipo salvaje.

“Las selecciones de microgravedad revelaron nuevos determinantes genéticos de la aptitud y permitieron una navegación eficiente en el espacio de secuencia para encontrar variantes de fagos mejoradas”.

Los investigadores tienen cuidado de no exagerar. Los experimentos de la ISS tienen limitaciones inevitables: ciclos de congelación y descongelación, retrasos en el procesamiento y menos puntos temporales de los que cualquiera desearía. Y revelan que algunos autores poseen acciones en una empresa de terapias con fagos, un recordatorio de que el camino desde la órbita a la farmacia implica intereses comerciales.

Aún así, el punto más amplio sigue vigente. La terapia con fagos, el uso de virus para matar bacterias resistentes a los medicamentos, se ha visto obstaculizada por la dificultad de diseñar fagos que puedan alcanzar nuevos objetivos. Este estudio sugiere que la microgravedad actúa como un laboratorio diferente, uno que expone posibilidades mutacionales ocultas bajo la atracción constante de la Tierra. Para cualquiera que esté preocupado por la resistencia a los antibióticos, este es un truco útil.

También hay una lección más tranquila para los vuelos espaciales de larga duración. Las comunidades microbianas a bordo de naves espaciales no son simplemente microbios terrestres en un nuevo código postal. Cuando la física de la mezcla y el transporte cambia, las presiones evolutivas también cambian. Los fagos y las bacterias pueden seguir trayectorias que ningún experimento terrestre predeciría. Para los astronautas que pasan meses o años en órbita o más allá, comprender esos cambios es importante. La carrera armamentista microscópica continúa en el espacio. Simplemente sigue reglas diferentes.

PLOS Biología, DOI: 10.1371/journal.pbio.3003568