Las bacterias y los virus que las infectan, llamados fagos, están inmersos en una carrera armamentística evolutiva. Sin embargo, dicha evolución sigue una trayectoria diferente cuando la batalla se libra en microgravedad, según revela un estudio realizado a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI).
A medida que las bacterias y los fagos se enfrentan, las bacterias desarrollan mejores defensas para sobrevivir, mientras que los fagos desarrollan nuevas formas de penetrarlas. El nuevo estudio, publicado el 13 de enero en la revista PLOS Biology, detalla cómo se desarrolla esta lucha en el espacio y revela información que podría ayudarnos a diseñar mejores fármacos para las bacterias resistentes a los antibióticos en la Tierra.
En el estudio, los investigadores compararon poblaciones de E. coli infectadas con un fago conocido como T7. Un grupo de microbios se incubó a bordo de la EEI, mientras que grupos de control idénticos se cultivaron en la Tierra. El análisis de las muestras de la estación espacial reveló que la microgravedad alteró fundamentalmente la velocidad y la naturaleza de la infección por fagos.
Si bien los fagos aún podían infectar y eliminar las bacterias con éxito en el espacio, el proceso tardó más que en las muestras terrestres. En un estudio anterior, los mismos investigadores habían planteado la hipótesis de que los ciclos de infección en microgravedad serían más lentos porque los fluidos no se mezclan tan bien en microgravedad como en la gravedad terrestre.
“Este nuevo estudio valida nuestra hipótesis y expectativa”, dijo el autor principal del estudio Srivatsan Raman, profesor asociado en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Wisconsin-Madison.
En la Tierra, los fluidos que albergan bacterias y virus se agitan constantemente por la gravedad: el agua caliente sube, el agua fría baja y las partículas más pesadas se depositan en el fondo. Esto mantiene todo en movimiento y chocando entre sí.
En el espacio, no hay agitación; todo simplemente flota. Así que, como las bacterias y los fagos no se encontraban con tanta frecuencia, los fagos tuvieron que adaptarse a un ritmo de vida mucho más lento y volverse más eficientes a la hora de atrapar a las bacterias que pasaban.
Los expertos creen que comprender esta forma alternativa de evolución de los fagos podría ayudarles a desarrollar nuevas terapias con fagos. Estos tratamientos emergentes para infecciones utilizan fagos para eliminar bacterias o hacer que los gérmenes sean más vulnerables a los antibióticos tradicionales.
“Si logramos determinar qué hacen los fagos a nivel genético para adaptarse al entorno de microgravedad, podremos aplicar ese conocimiento a experimentos con bacterias resistentes”, declaró Nicol Caplin, ex astrobióloga de la Agencia Espacial Europea que no participó en el estudio, a Live Science en un correo electrónico. “Y esto puede ser un paso positivo en la carrera por optimizar los antibióticos en la Tierra”.
La secuenciación del genoma completo reveló que tanto las bacterias como los fagos de la EEI acumularon mutaciones genéticas distintivas que no se observaron en las muestras terrestres. Los virus espaciales acumularon mutaciones específicas que potenciaron su capacidad para infectar bacterias, así como su capacidad para unirse a sus receptores. Simultáneamente, la E. coli desarrolló mutaciones que la protegieron de los ataques de los fagos —al modificar sus receptores, por ejemplo— y mejoraron su supervivencia en microgravedad.
Posteriormente, los investigadores emplearon una técnica llamada escaneo mutacional profundo para examinar los cambios en las proteínas de unión a receptores de los virus. Descubrieron que las adaptaciones impulsadas por el singular entorno cósmico podrían tener aplicaciones prácticas en nuestro país.
Cuando los fagos fueron transportados de vuelta a la Tierra y analizados, los cambios adaptados al espacio en su proteína de unión al receptor resultaron en una mayor actividad contra las cepas de E. coli que comúnmente causan infecciones del tracto urinario. Estas cepas suelen ser resistentes a los fagos T7.
“Fue un hallazgo fortuito”, dijo Raman. “No esperábamos que los fagos [mutantes] que identificamos en la EEI eliminaran patógenos en la Tierra”.
“Estos resultados muestran cómo el espacio puede ayudarnos a mejorar la actividad de las terapias con fagos”, dijo Charlie Mo, profesor asistente en el Departamento de Bacteriología de la Universidad de Wisconsin-Madison que no participó en el estudio.
“Sin embargo”, añadió Mo, “tenemos que tener en cuenta el costo de enviar fagos al espacio o simular la microgravedad en la Tierra para lograr estos resultados”.
Además de ayudar a combatir infecciones en pacientes en la Tierra, la investigación podría contribuir a desarrollar terapias con fagos más eficaces para su uso en microgravedad, sugirió Mo. “Esto podría ser importante para la salud de los astronautas en misiones espaciales de larga duración, por ejemplo, misiones a la Luna o Marte, o estancias prolongadas en la Estación Espacial Internacional”.
Fuente: Live Science.
