Las bacterias muestran signos de inanición en el espacio

El modelo biomolecular basado en los análisis de datos de expresión génica respalda la reducción de las moléculas de glucosa (gradiente azul) y la acumulación de ácido (gradiente dorado) propuesta para que ocurra en la capa límite alrededor de la célula. Se ha planteado la hipótesis de que este entorno extracelular alterado es el resultado de la reducción de las fuerzas impulsadas por la gravedad que actúan sobre el sistema de fluido celular y se ha presentado como el mecanismo biofísico que rige el comportamiento bacteriano en el espacio. Los círculos azules indican la sobreexpresión de genes asociados con el metabolismo, mientras que los círculos dorados representan la sobreexpresión de genes de condiciones ácidas.PLOS ONE, L. ZEA ET AL. Desde que los científicos comenzaron a experimentar con bacterias en el espacio, han notó que los insectos se comportan de manera diferente en entornos extraterrestres que en la Tierra. «A lo largo de las décadas, hemos visto diferentes comportamientos, incluido un mayor crecimiento, una mejor formación de biopelículas, una mayor capacidad para causar enfermedades en algunos casos y una susceptibilidad reducida a los antibióticos». dijo Luis Zea, investigador asociado…   Una idea que se ha propuesto es que la microgravedad cambia indirectamente la fisiología de las bacterias. Es una idea que Zea y sus colegas probaron en un estudio publicado este mes (2 de noviembre) en PLOS ONE.   El equipo de Zeas envió tubos de ensayo de E. coli a la Estación Espacial Internacional (ISS) a través de la nave espacial Cygnus de Orbital ATK, aunque no sin algunos retrasos. El lanzamiento se retrasó en tres ocasiones distintas debido al mal tiempo, una bomba de amoníaco rota en la ISS y los altos niveles de radiación espacial. (Lanzar cualquier experimento al espacio, naturalmente, viene con algunos desafíos adicionales. Una de las cosas más difíciles de conseguir es el tiempo de los astronautas, dijo Zea a The Scientist. Están muy ocupados y tienen muchos experimentos en marcha, así que cuando diseñas tu experimento, quieres a tener en cuenta para minimizar la cantidad de tiempo de astronauta que va a solicitar.)   Una vez que las bacterias abandonaron la Tierra, los astronautas de la ISS introdujeron los microbios en los medios de crecimiento. Diecinueve horas después, los antibióticos fueron presentados a los medios. Después de otras 30 horas, los astronautas detuvieron el experimento agregando una solución fijadora a la mezcla. Mientras tanto, los investigadores realizaron este mismo proceso con E. coli en la Tierra. Una vez que los tubos de viaje espacial regresaron de la ISS a la Tierra, Zea y sus colegas examinaron las diferencias en la expresión génica entre las muestras extraterrestres experimentales y de control.   Los investigadores encontraron que, en comparación con las bacterias cultivadas en la Tierra, las bacterias de la ISS mostraron una mayor expresión de genes implicados en la inanición y la resistencia al ácido. Ambos podrían explicarse por cambios en el entorno de las bacterias que viajan por el espacio. En la Tierra, la gravedad ayuda a crear flujo en una solución, lo que hace que las moléculas de una solución se muevan. Pero en el espacio, en condiciones de microgravedad, las moléculas sólo pueden moverse por difusión, un proceso pasivo y mucho más lento.   En el espacio, una vez que las bacterias agotaron los nutrientes cercanos, esos nutrientes solo podían ser reemplazados por difusión a través de los medios de crecimiento. Y cuando eso no sucedió lo suficientemente rápido, los genes de respuesta al hambre de los microbios se expresaron cada vez más. De manera similar, una vez que las bacterias que viajaban por el espacio liberaron sus subproductos metabólicos en los medios circundantes, la difusión no pudo eliminarlos tan rápido como lo hicieron los flujos inducidos por la gravedad en la Tierra. Esto creó un ambiente ácido alrededor de las bacterias, activando los genes de resistencia al ácido de los microbios.   Este es el primer y gran primer paso, creo, para comprender exactamente cómo la microgravedad afecta a los microorganismos al cambiar el medio ambiente, dijo Rocco Mancinelli, científico investigador principal del Instituto de Investigación Ambiental del Área de la Bahía en el Centro de Investigación Ames de la NASA que no participó. en el estudio. Esto apunta muy bien a los mecanismos de esos cambios ambientales hasta el nivel genético.   Esto ciertamente se suma a nuestro conocimiento de los problemas de microgravedad con el hambre y el transporte masivo, dijo Robert McLean, profesor de biología en la Universidad Estatal de Texas que tampoco participó en el estudio. Es muy intrigante.   Los próximos pasos para comprender cómo se comportan las bacterias en el espacio es observar múltiples especies que crecen juntas. El enfoque debe estar en las bacterias que crecen en cultivos mixtos, dijo Rosenzweig.   A McLean también le gustaría ver estos hallazgos investigados junto con otras explicaciones propuestas del comportamiento bacteriano en microgravedad. Tengo la sensación de que más de un factor va a estar involucrado, dijo.   L. Zea et al., Una base genética molecular que explica el comportamiento bacteriano alterado en el espacio, PLOS ONE, doi:10.1371/journal.pone.0164359, 2016.

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