Un estudio publicado en 2024 informa sobre el aislamiento de 13 cepas del microorganismo Enterobacter bugandensis de muestras recolectadas en la Estación Espacial Internacional (ISS, por sus siglas en inglés). Este hallazgo es relevante debido a que se ha observado que estas desarrollaron mecanismos de resistencia a múltiples antibióticos, lo que las categoriza como "superbacterias". Esto generalmente se observa en entornos hospitalarios donde la presión selectiva por el constante uso de antimicrobianos genera esta situación. Sin embargo, lo encontrado en la ISS sugiere que las condiciones extremas del ambiente en el espacio, como la microgravedad, pueden ejercer una presión selectiva sobre las bacterias, impulsando cambios genéticos que le permitieron adaptarse y adquirir mutaciones en ese entorno singular. 

En 2015 ya se habían reportado especies de Enterobacter bugandensis multirresistentes aisladas de la ISS y en aquel entonces se realizaron análisis genómicos comparativos con cepas patógenas humanas en donde se determinó tan solo una mayor probabilidad de patogenicidad. Sin embargo, en esta oportunidad las bacterias que fueron encontradas en diferentes lugares dentro de la estación, eran evidentemente resistentes a los medicamentos y presentaron una media de 578 mutaciones complejas. Además, E. bugandensis coexistió con muchos otros microorganismos los cuales pudieron beneficiarse y  sobrevivir con su ayuda. También descubrieron varios genes nuevos que solo estaban presentes en bacterias encontradas en la ISS y no en la Tierra, lo que sugiere una adaptación a las condiciones espaciales para poder sobrevivir.  Así mismo, los genomas de E. bugandensis  hallados en la ISS presentaban una media de 4.568 genes, un recuento significativamente mayor que la media de 4.416 genes encontrados en los genomas de la Tierra. Pero, ¿cómo explicar este hallazgo?

Radiación y mutación

Existe evidencia de que la exposición a la radiación espacial aumenta las tasas de mutación en bacterias, lo que genera más variabilidad genética a través de la incorporación de nuevos segmentos de ADN que pueden luego generar regiones de polimorfismos de nucleótidos (SNPs) e incluso heredarse, lo que se conoce como haplotipos. Además, en el ambiente cerrado e hiperconectado de la ISS, los mecanismos de transferencia horizontal de ADN como la conjugación bacteriana son más frecuentes, lo que facilita la transferencia de plásmidos y recombinación entre genomas. Eventos de recombinación pueden introducir nuevos segmentos genómicos completos o partes de ellos, incrementando rápidamente el pool de genes. De esta manera, algunos genes recombinados podrían conferir ventajas de supervivencia en el ambiente de estrés espacial y mutaciones puntuales también pueden activar/desactivar genes latentes presentes en las cepas originales.

El hallazgo de E. bugandensis en la ISS no debe considerarse un hecho aislado o inesperado, sino que forma parte de una serie de estudios que se vienen desarrollando en las últimas décadas sobre el emergente campo de la microbiología espacial. Al respecto, los primeros experimentos sobre cultivos microbiológicos en el espacio datan de los años 1960, durante las primeras misiones del programa Gemini de la NASA. Posteriormente, en las décadas de 1970 y 1980 se realizaron misiones pioneras como Skylab y Salyut, que permitieron estudios tempranos sobre crecimiento y mutagénesis bacteriana en microgravedad. A finales del siglo pasado, la construcción de la ISS brindó una plataforma permanente que aceleró la experimentación y monitoreo microbiológico a largo plazo.

Investigación microbiológica

El desarrollo de técnicas ómicas como secuenciamiento de nueva generación, proteómica y metaproteómica han revolucionado el campo en los últimos 15 años. La NASA tiene programas continuos de investigación microbiológica asociados a misiones espaciales tripuladas y robotizadas que buscan entender la respuesta microbiana a variables como radiación, estrés y microgravedad, relevantes para la salud humana en vuelos espaciales pero también relevante para otros fines como la producción industrial de ciertos metabolitos secundarios.

Uno de los hitos más relevantes respecto al estudio de microorganismos en el espacio se llevó a cabo en marzo de 2015 cuando los gemelos astronautas de la NASA Scott y Mark Kelly participaron de un estudio sin precedentes. En ese entonces, Scott Kelly emprendió  una misión de un año en la ISS mientras que su hermano gemelo Mark permaneció en la Tierra. Gracias a la recolección minuciosa de datos genómicos, moleculares, fisiológicos y otros parámetros en Scott durante su estadía en la ISS, y en su gemelo Mark como control terrestre, los investigadores pudieron establecer detalladas comparaciones .Este enfoque permitió arrojar luz no sólo sobre la adaptación del cuerpo humano a entornos de microgravedad y radiación, sino también ofreció valiosos datos respecto a la respuesta de los microorganismos que habitan en el ser humano, como los residentes en la piel, el tracto respiratorio e intestino. De este modo, el estudio liderado por investigadores de la Northwestern University encontró que el vuelo espacial prolongado afecta al microbioma intestinal humano. 

Durante su año en la ISS, el astronauta Scott Kelly experimentó un cambio en la proporción de dos categorías mayores de bacterias en su microbioma intestinal: los grupos Firmicutes y Bacteroidetes, aumentando los primeros y disminuyendo los segundos. Sin embargo, la diversidad de bacterias en su microbioma no cambió durante el vuelo espacial, tan sólo su proporción, lo cual los investigadores consideraron alentador. Este cambio regresó a la normalidad después del retorno a la Tierra. 

Sobrevivencia bacteriana

Comprender mejor estos mecanismos de evolución acelerada en microgravedad es relevante para diversos fines. Por un lado, podría arrojar luz sobre estrategias de sobrevivencia bacteriana en condiciones extremas, lo cual tiene implicaciones para la salud humana en vuelos espaciales de larga duración o misiones a otros planetas. Del mismo modo, entender cómo la microgravedad promueve la aparición y propagación de resistencia a antibióticos en bacterias podría ayudar a desarrollar estrategias de control y manipulación no contempladas en la tierra. Asimismo, la ISS provee una plataforma inigualable para explorar la capacidad de adaptación bacteriana y la manipulación de ésta a través de presiones selectivas controladas, lo cual podría conducir al descubrimiento de nuevos compuestos y metabolitos de interés industrial fruto de la ingeniería genética espacial. La tarea de los microbiólogos en adelante es integrar todos estos nuevos hallazgos dentro del contexto de la segunda carrera espacial, ahora impulsada por actores privados tales como SpaceX. En esta nueva era de exploración espacial comercial e innovación tecnológica, la microbiología espacial seguramente nos deparará interesantes descubrimientos.

 respuesta de Juan Adolfo Suárez Benavides el 2022-09-06.

 respuesta de iqurxujjusvw el 2020-08-24.

 respuesta de TABITA el 2019-07-16.

 respuesta de Fiorella Palomino el 2019-05-13.

 respuesta de Fiorella Palomino el 2019-05-13.

 respuesta de Fiorella Palomino el 2019-05-13.

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