El ambiente de ingravidez del espacio confunde a la bacteria salmonela
y le hace creer que se encuentra dentro de los intestinos humanos.
¿El efecto? Una bacteria más agresiva.
Mayo 6, 2009: ¿Qué te sucede salmonela?
Ésta es la pregunta que han estado haciéndose los investigadores desde el momento en que la bacteria salmonela, cultivada a bordo del transbordador espacial, regresó a la Tierra mostrando entre 3 y 7 veces más virulencia que sus contrapartes cultivadas en tierra bajo idénticas condiciones. Descubrir por qué sucede esto podría ayudar a resguardar a los astronautas de enfermedades y llevaría a implementar nuevos tratamientos contra la intoxicación producida por los alimentos y otras enfermedades comunes en la Tierra.
Nuevas investigaciones llevadas a cabo por Cheryl Nickerson (de la Universidad Estatal de Arizona) y sus colegas no sólo explican por qué la bacteria salmonela está más activa en el espacio, sino también cómo volver a calmarla.
"Creemos que lo que está ocurriendo es que el ambiente de ingravidez del espacio confunde a la bacteria salmonela y le hace creer que se encuentra dentro de los intestinos humanos", dice Nickerson. "Es un fenómeno mecánico que tiene que ver con 'la fricción ocasionada por los líquidos' (cizallamiento de fluidos)".
Derecha: Fotomicrografía de la bacteria salmonela. Cortesía del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste. [Imagen ampliada]
Los microbios de salmonela pueden detectar la fuerza del líquido que se mueve al pasar por su superficie externa. Esta "fricción ocasionada por los líquidos" actúa como una señal, que el microbio utiliza para saber el lugar del cuerpo donde se encuentra. Generalmente, la salmonela logra ingresar al cuerpo dentro de los alimentos que ingiere una persona. Justo en la parte media del sitio con forma de tubo que forman los intestinos, la mezcla de jugos gástricos y alimentos a medio digerir (similar a un líquido) es agitada considerablemente; esto provoca que la fricción ocasionada por los líquidos sea elevada.
Pero, a medida que la bacteria salmonela se acerca a la pared de los intestinos, se va escurriendo entre los diminutos espacios localizados entre las microvellosidades (protuberancias similares a un cabello) que recubren la mucosa intestinal. Es en ese lugar que la célula se protege del movimiento de agitación y la fricción ocasionada por los líquidos disminuye hasta alcanzar niveles muy bajos. Y en ese mismo sitio la célula de la bacteria atraviesa el intestino hasta el torrente sanguíneo para causar una infección. De modo que tendría sentido que una bacteria que esté experimentando poca fricción ocasionada por los líquidos altere la actividad de aquellos genes que la ayudan a sobrevivir y cause una infección.
Las simulaciones realizadas por computadora han mostrado que la cantidad de fricción ocasionada por los líquidos que experimenta la bacteria en el ambiente de ingravidez del espacio es parecida a la que existe en los pequeños espacios de la pared intestinal, dice Nickerson. "Un vuelo espacial es un entorno de baja fricción ocasionada por los líquidos".
El equipo de investigación de Nickerson observó la bacteria salmonela de dos vuelos llevados a cabo por el transbordador espacial a la Estación Espacial Internacional: STS-115, en septiembre de 2006, y STS-123, en marzo de 2008. Los investigadores descubrieron 167 genes que permanecen más o menos activos en las bacterias más agresivas en comparación con las bacterias que no realizaron el vuelo. Los científicos identificaron también un "interruptor principal" que regula aproximadamente una tercera parte de estos genes, una proteína llamada Hfq. La actividad de esta proteína también se vio afectada por las condiciones de fricción ocasionadas por los líquidos durante el vuelo espacial.
Arriba: La astronauta Heidemarie Stefanyshyn-Piper, de la NASA, inicia el experimento de la bacteria salmonela durante la misión del transbordador espacial STS-115. [Imagen ampliada]
Ahora que los científicos saben qué genes y proteínas contribuyen a exacerbar el efecto de virulencia, están utilizando esta información con el fin de desarrollar nuevas estrategias, como vacunas y tratamientos, para combatir la enfermedad causada por la ingestión de alimentos que contienen la bacteria salmonela.
El equipo de investigadores ya encontró una manera prometedora de combatir la virulencia extra de la salmonela: añadir una pizca de iones. Cuando Nickerson y sus colegas cultivaron la misma cepa de la bacteria en un medio que contenía concentraciones más altas, de cinco iones (potasio, cloruro, sulfato, magnesio y fosfato), ¡la virulencia de la bacteria que realizó el vuelo espacial dejó de aumentar!
"Las células son cosas graciosas ", dice Nickerson. "Si les das demasiado o muy poco de algo a lo que ellas están acostumbradas, te sorprenden con su manera de responder."
La mayor parte de los genes que son activados por el ambiente de baja fricción ocasionada por los líquidos, en el vuelo espacial, está involucrada en el transporte de estos iones hacia dentro y hacia afuera de las células, de modo que podría existir una conexión. Todavía se están llevando a cabo las investigaciones relacionadas con el efecto de este ion, dice Nickerson, pero ella especula que esto podría, en un futuro, llevar al desarrollo de nuevas formas de utilizar estos iones para evitar las infecciones producidas por la salmonela.
"Una de las preguntas que me hace la gente es: '¿Cómo se te ocurrió estudiar la bacteria [salmonela en el espacio]?' Yo doy vuelta la pregunta y digo: '¡Cómo no se me ocurrió!'", relata Nickerson. "En cada una de las ocasiones en que los científicos hemos estudiado los microbios bajo circunstancias extremas, hemos obtenido increíbles ideas sobre cómo funcionan. Los vuelos espaciales son otro de los ambientes extremos que permanecen sin explorar, relativamente."
"Para mí, esto fue algo que no tuve que pensar siquiera."
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