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Imagen: Fotomicrografía de la bacteria salmonela. Cortesía del
Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste
Imagen: La astronauta Heidemarie Stefanyshyn-Piper, de la NASA, inicia
el experimento de la bacteria salmonela durante la misión del
transbordador espacial STS-115
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Seguro que muchos se han preguntado el motivo por el cual se mantienen
funcionando en el espacio laboratorios costosísimos, tales como los
instalados en la estación espacial internacional, para realizar
experimentos de todo tipo.
Para responder a esta pregunta hay que decir que el espacio es un lugar
muy difícil para trabajar. Al mismo tiempo, ofrece un ambiente de baja
gravedad que permite entender cómo se forman los materiales, cómo se
desarrollan los procesos biológicos y cómo interaccionan las diferentes
formas de la materia. NASA lo lleva a la Estación Espacial
Internacional, y a otros laboratorios ubicados en el espacio, para que
pueda conocer de qué manera la investigación espacial obtiene beneficios
que serán utilizados aquí en la Tierra.
Un ejemplo de este tipo de investigaciones es el relacionado con la
salmonela.
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.
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)".
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.
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".
Este es solo un ejemplo de la enorme cantidad de experimentos
científicos, de interés para el hombre, que se llevan a cabo en los
laboratorios espaciales.
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