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Los científicos llevaron a bordo de la ISS bacterias y fagos, es decir, virus que infectan bacterias, para estudiar su evolución. . | Crédito: Estación Espacial Internacional (Dima_zel/Getty Images); E. coli (Shutterstock)
Las bacterias y los virus que los infectan, conocidos como fagos, están atrapados en una carrera armamentista evolutiva. Pero esa evolución sigue un camino diferente cuando la batalla ocurre en microgravedad, revela un estudio realizado a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS).
A medida que las bacterias y los fagos lo eliminan, las bacterias desarrollan mejores defensas de supervivencia, mientras que los fagos desarrollan nuevas formas de penetrar esas defensas. El nuevo estudio, publicado el 13 de enero en la revista Biología ademásLos detalles de cómo se desarrolla esa escaramuza en el espacio y revelan ideas que podrían ayudarnos a diseñar mejores medicamentos para las bacterias resistentes a los antibióticos en la Tierra.
En el estudio, los investigadores compararon poblaciones de E. coli infectado con el fago llamado T7. Un conjunto de microbios nació a bordo de la ISS, mientras que grupos de control idénticos se cultivaron en el suelo.
El análisis de las muestras de la estación espacial reveló que la microgravedad ha cambiado fundamentalmente la velocidad y la naturaleza de la infección por fagos.
Si bien los fagos aún podían infectar y matar las bacterias en el espacio, el proceso llevó más tiempo que en las muestras de la Tierra. en un un estudio anteriorLos mismos investigadores habían asumido que los ciclos de infección en microgravedad serían más lentos porque los fluidos no se mezclan tan bien en microgravedad como lo hacen en la producción de la Tierra.
“Este nuevo estudio valida nuestra hipótesis y expectativas”, dijo el autor principal del estudio. Srivatsan Ramanes profesor asociado en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Wisconsin-Madison.
En el suelo, los fluidos, bacterias y virus que existen en él son constantemente girados por la gravedad: el agua caliente sube, el agua fría desciende y las partículas más pesadas se depositan en el fondo. Esto mantiene todo en movimiento y chocando entre sí.
En el espacio no hay emoción; Todo está simplemente flotando. Entonces, debido a que las bacterias y los fagos no se golpeaban entre sí con tanta frecuencia, los fagos tuvieron que adaptarse a una velocidad de vida mucho más lenta y volverse más eficientes a medida que aprovechaban las bacterias que pasaban.
Los expertos creen que comprender este tipo alternativo de evolución de los fagos podría ayudarles a desarrollarse nuevas terapias con fagos. Estos tratamientos emergentes para infecciones utilizan fagos para matar bacterias o hacer que los gérmenes sean más susceptibles a los antibióticos tradicionales.
“Si podemos descubrir qué hacen los fagos a nivel genético para adaptarse al entorno de microgravedad, podremos aplicar ese conocimiento a experimentos con bacterias resistentes”. Nicol ChaplinEl ex astrobiólogo de la Agencia Espacial Europea no participó en el estudio, según informó Live Science en un correo electrónico. “Y esto puede ser un paso positivo en la carrera para aprovechar al máximo los antibióticos en el terreno”.
Una secuenciación completa del genoma reveló que las bacterias y las banderas de la ISS acumularon mutaciones genéticas distintivas que no se ven en las muestras terrestres. Los virus espaciales acumularon mutaciones específicas que aumentaron su capacidad para infectar bacterias, así como su capacidad para unirse a receptores bacterianos. Al mismo tiempo el E. coli Desarrollar mutaciones que protegieran contra los ataques de los fagos (cambiando sus receptores, por ejemplo) y mejorando su supervivencia en microgravedad.
Luego, los investigadores utilizaron una técnica llamada escaneo de mutaciones profundas para explorar los cambios en las proteínas de los receptores del virus. Se descubrió que las modificaciones ambientales cósmicas únicas pueden tener aplicaciones prácticas en el hogar.
Cuando los fagos fueron transportados de regreso al suelo y probados, los cambios modificados en el espacio en su unión a proteínas llevaron a los receptores a una mayor actividad contra E. coli Tipos que suelen causar infecciones del tracto urinario. Estos tipos suelen ser resistentes a los fagos T7.
“Era una percepción serendipiana”, dijo Raman. “No esperábamos que el mutante (mutante) que identificamos en la ISS matara los patógenos en tierra”.
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“Estos resultados muestran cómo el espacio puede ayudarnos a mejorar la actividad de las terapias con fagos”, dijo. charlie moProfesor asistente en el Departamento de Bacteriología de la Universidad de Wisconsin-Madison que no participó en el estudio.
“Sin embargo”, añadió, “tenemos que considerar el coste de enviar fagos al espacio o simular la microgravedad en tierra para lograr estos resultados”.
Además de ayudar a combatir infecciones en pacientes terrestres, la investigación podría ayudar a producir terapias con fagos más efectivas para usar en microgravedad, sugirió Mo. “Esto podría ser importante para la salud de los astronautas en viajes espaciales de larga duración, por ejemplo, viajes a la Luna o a Marte, o las largas escalas en la ISS”.
