Los microorganismos han evolucionado juntos durante milenios bajo las condiciones gravitacionales de la Tierra, dando forma fundamentalmente a su fisiología. Pero, ¿qué pasaría con su dinámica si vivieran en condiciones espaciales, sin que la gravedad sentara las bases de sus procesos biológicos?
Investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison se propusieron explorar exactamente eso. En un estudio publicado en PLOS Biology, descubrieron que en condiciones casi de ingravidez, las interacciones entre virus y bacterias se desarrollaban de manera diferente a como lo hacen en la Tierra. Estos cambios podrían rastrearse a través de mutaciones genéticas únicas nunca antes observadas bajo la gravedad normal. Sorprendentemente, los hallazgos pueden ayudarnos a desarrollar nuevas formas de combatir las bacterias resistentes a los antibióticos en la Tierra.
“El espacio cambia fundamentalmente la forma en que interactúan los fagos y las bacterias: la infección se ralentiza y ambos organismos evolucionan a lo largo de una trayectoria diferente a la de la Tierra”, agregaron los autores del estudio en un comunicado de prensa.
Virus que matan bacterias
Las relaciones entre microorganismos son tan complejas como las que existen entre plantas o animales. Algunos virus, llamados bacteriófagos (o simplemente fagos), están especializados en infectar bacterias. Han coevolucionado con sus huéspedes bacterianos durante miles de millones de años y desempeñan un papel crucial en mantener bajo control las poblaciones de bacterias en los ecosistemas.
Debido a que los fagos pueden matar bacterias sin dañar las células humanas, los científicos han estado interesados durante mucho tiempo en su potencial médico, especialmente ahora que la resistencia a los antibióticos se convierte en una creciente amenaza global. La Organización Mundial de la Salud reconoce a los fagos como una herramienta prometedora contra la resistencia a los antimicrobianos, aunque todavía se utilizan principalmente como tratamiento de último recurso. Antes de que la terapia con fagos se generalice, los investigadores necesitan comprender mejor cómo los fagos evolucionan e interactúan con las bacterias.
La mayor parte de esa investigación se realiza en condiciones terrestres “normales”. Pero el equipo de Wisconsin-Madison se preguntó qué podría pasar si una de las fuerzas más constantes que dan forma a la vida (la gravedad) se eliminara de la ecuación.
Leer más: Una emergencia médica a 250 millas sobre la Tierra obliga a la NASA a tomar una decisión poco común
Las mutaciones asociadas al espacio pueden combatir las cepas rebeldes de E. coli
Para probar esto, los investigadores compararon dos experimentos idénticos. En ambos, la bacteria E. coli fue infectada con un fago bien estudiado llamado T7. Un conjunto de muestras permaneció en la Tierra, mientras que el otro fue enviado a la Estación Espacial Internacional (ISS).
Al principio, el experimento espacial se comportó de manera diferente. La infección por el fago T7 se retrasó en microgravedad, lo que sugiere que la ingravidez ralentiza la interacción habitual entre virus y bacterias. Pero después de ese retraso inicial, el fago infectó con éxito la bacteria.
La verdadera sorpresa llegó cuando los investigadores secuenciaron los genomas tanto de las bacterias como de los virus. Las muestras cultivadas a bordo de la estación espacial acumularon mutaciones genéticas que eran distintas de las de los controles terrestres. En el espacio, los fagos adquirieron gradualmente mutaciones que parecían mejorar su capacidad para infectar bacterias.
Al mismo tiempo, la bacteria E. coli también se adaptó. Desarrollaron mutaciones que parecieron ayudarlos a sobrevivir tanto a los ataques de fagos como a las tensiones inusuales de un entorno casi ingrávido.
Para profundizar más, el equipo utilizó una técnica llamada escaneo mutacional profundo para examinar los cambios en una proteína fago clave responsable de la unión a las bacterias. Esto reveló diferencias aún más dramáticas entre los fagos cultivados en el espacio y en la Tierra. Los experimentos posteriores mostraron algo notable: algunas de las mutaciones asociadas al espacio hicieron que los fagos fueran más efectivos contra las cepas de E. coli que causan infecciones del tracto urinario en humanos, cepas que normalmente son resistentes a T7.
Investigación espacial valiosa para comprender la vida en la Tierra
El estudio destaca cómo la investigación espacial puede conducir a avances inesperados más cerca de casa al eliminar factores físicos que a menudo se pasan por alto en la investigación bioquímica.
“Al estudiar esas adaptaciones impulsadas por el espacio, identificamos nuevos conocimientos biológicos que nos permitieron diseñar fagos con una actividad muy superior contra patógenos resistentes a los medicamentos en la Tierra”, dijeron los autores del estudio.
El equipo expresó optimismo sobre continuar la investigación de fagos a bordo de la ISS, dejándonos ansiosos por conocer los próximos conocimientos inesperados sobre cómo evoluciona la vida microbiana más allá de los límites físicos de la Tierra.
Leer más: Los virus de la contaminación plástica pueden estar alimentando la resistencia a los antibióticos
Fuentes del artículo
Nuestros redactores en Discovermagazine.com utilizan estudios revisados por pares y fuentes de alta calidad para nuestros artículos, y nuestros editores revisan la precisión científica y los estándares editoriales. Revise las fuentes utilizadas a continuación para este artículo: