La Estación Espacial Internacional (EEI) representa uno de los entornos más singulares donde la vida ha existido, orbitando en la baja órbita terrestre. Investigaciones recientes revelan que los bacteriófagos –virus que atacan a las bacterias– pueden comportarse de manera peculiar en el espacio.
Científicos estudiaron la interacción de los fagos con bacterias Escherichia coli a bordo de la EEI, comparando los resultados con cultivos similares realizados en la Tierra. Descubrieron que los fagos que habitan en el espacio tardaron más en infectar a sus huéspedes, mientras que tanto las bacterias como los virus desarrollaron mutaciones inusuales en respuesta mutua y a las condiciones de microgravedad de la estación. Los hallazgos sugieren además que los fagos en el espacio podrían desarrollar mutaciones beneficiosas para los humanos en la Tierra.
“Los microbios continúan evolucionando en condiciones de microgravedad, y lo hacen de maneras que no siempre son predecibles a partir de experimentos terrestres”, explicó Vatsan Raman, ingeniero biomolecular y celular de la Universidad de Wisconsin-Madison, a Gizmodo.
Fagos en el espacio
Estudios han documentado que muchos microbios y otros organismos diminutos pueden prosperar a bordo de la EEI, incluyendo los microorganismos dejados por los astronautas visitantes. Sin embargo, según Raman, se han realizado relativamente pocas investigaciones sobre cómo interactúan estos microbios espaciales entre sí, especialmente los fagos y las bacterias que infectan para reproducirse.
“La mayoría de los experimentos de evolución microbiana asumen implícitamente condiciones físicas similares a las de la Tierra, pero los vuelos espaciales cambian aspectos fundamentales del entorno: cómo se mezclan los fluidos, cómo se encuentran las células y cómo las fuerzas físicas moldean la fisiología celular”, explicó Raman. “La infección por fagos depende críticamente del transporte, las tasas de encuentro y la fisiología del huésped, todo lo cual podría cambiar plausiblemente en el espacio. Queríamos probar si la microgravedad simplemente ralentiza estos procesos o si empuja a los fagos y las bacterias por diferentes caminos evolutivos”.
Se centraron en un tipo particular de fago que se alimenta de E. coli, conocido como T7.
Los fagos de la EEI tardaron más en infectar a sus presas inicialmente, probablemente porque los fluidos no se mezclan de la misma manera en condiciones de microgravedad, según Raman. Pero una vez que ocurrió la infección, tanto los fagos como las bacterias se adaptaron rápidamente y, a menudo, de manera diferente a sus contrapartes terrestres. Las bacterias evolucionaron de formas que parecían aumentar sus defensas contra la infección por fagos y mejorar su supervivencia en el espacio, mientras que los fagos evolucionaron para infectar más fácilmente a E. coli. Además, algunos de los cambios genéticos observados en los fagos espaciales eran diferentes a cualquier cosa vista en la Tierra.
“La conclusión principal es que la microgravedad no solo retrasa la infección por fagos, sino que remodela la forma en que los fagos y las bacterias evolucionan juntos”, dijo Raman. “Observamos mutaciones que aparecen en genes inesperados, incluidos aquellos que están poco caracterizados en entornos de laboratorio estándar”.
Los resultados del equipo fueron publicados el martes en PLOS Biology.
Implicaciones de estos hallazgos
Estos hallazgos tienen implicaciones obvias para los viajes espaciales, especialmente para las misiones de larga duración. Los microbios que viven a bordo de la EEI y otras estaciones espaciales futuras no son solo turistas estáticos, y es posible que evolucionen de maneras que tengan un impacto real en la salud de los astronautas y el medio ambiente en general, según Raman.
Más allá de esta posibilidad preocupante, los fagos espaciales también podrían ayudar a la humanidad. Los experimentos del equipo en la Tierra encontraron que varios de los cambios observados a bordo de la EEI hicieron que los fagos fueran mejores para atacar cepas de E. coli resistentes a T7 que causan infecciones del tracto urinario en personas.
Los fagos ya se están desarrollando como un tratamiento alternativo para las infecciones resistentes a los medicamentos. Y aunque sería poco práctico realizar este tipo de experimentos de forma rutinaria en la EEI, aprender exactamente cómo la microgravedad puede moldear la evolución de estos microbios podría permitir a científicos como Raman aplicar esas lecciones a estudios realizados en la Tierra.
“Espero que este trabajo anime a los investigadores a pensar en el espacio no solo como un lugar para reproducir experimentos terrestres, sino como un entorno físico fundamentalmente diferente que puede descubrir nueva biología, ideas que finalmente regresan para mejorar la investigación y las aplicaciones aquí en la Tierra”, concluyó.
De cara al futuro, los investigadores esperan comprender mejor los genes y las mutaciones específicas de los fagos T7 que surgieron en condiciones de microgravedad, especialmente aquellos que no se crean fácilmente en un laboratorio estándar. También esperan que estudios similares en el futuro revelen cómo el espacio puede cambiar la biología de comunidades microbianas más complejas o bacterias relevantes desde el punto de vista médico.
