Los microorganismos viven en biopelículas —el equivalente a «ciudades» microbianas— en todo el planeta. Estas estructuras, similares a ciudades, protegen y albergan comunidades microbianas y desempeñan un papel esencial para la salud humana y vegetal de nuestro planeta. Ahora, un nuevo artículo de Perspective publicado en npj Biofilms and Microbiomes abre un camino para descubrir el papel de las biopelículas en la salud durante los vuelos espaciales de larga duración y cómo la investigación espacial puede transformar nuestra comprensión de estas comunidades microbianas en la Tierra.
Dirigido por investigadores de la Universidad de Glasgow (Escocia), la Universidad de Maynooth y el University College de Dublín (UCD) (Irlanda), que trabajan en el Grupo de Trabajo de Análisis de Microbios de GeneLab en el Repositorio de Datos de Ciencia Abierta de la NASA, el nuevo estudio, «Biopelículas: de la cuna de la vida al soporte vital», explora las biopelículas como una importante frontera para la salud humana y de los cultivos en el espacio y en la Tierra.
Las biopelículas son comunidades microbianas organizadas, estructuradas dentro de una matriz de polímeros microbianos que define cómo los microbios interactúan con sus huéspedes. En la Tierra, estas interacciones entre el huésped y la biopelícula sustentan funciones esenciales en los tejidos humanos y vegetales, como la absorción y el uso de nutrientes, la tolerancia al estrés y el control de patógenos. En el espacio, la evidencia sugiere que estas interacciones ancestrales pueden verse comprometidas y requieren un estudio coordinado y mecanicista.
Biopelículas en el espacio y su importancia
«Las biopelículas se consideran a menudo desde la perspectiva de una infección y se tratan como un problema a eliminar, pero en realidad representan el estilo de vida microbiano predominante que sustenta los sistemas biológicos sanos», afirmó la Dra. Katherine J. Baxter, de la Universidad de Glasgow, primera autora y coordinadora de la Asociación de Vida Espacial y Ciencias Biomédicas del Reino Unido (UK Space LABS).
«Los vuelos espaciales ofrecen un banco de pruebas distintivo e invaluable para la organización y función de las biopelículas y, lo que es más importante, la evidencia hasta la fecha deja claro que es necesario comprenderlas, gestionarlas y, probablemente, diseñarlas para proteger la salud durante los vuelos espaciales».
Los vuelos espaciales, e incluso las simulaciones de vuelos espaciales en la Tierra, pueden alterar la arquitectura de las biopelículas, la regulación genética, la señalización y la tolerancia al estrés, con efectos que varían según las especies microbianas y las plataformas experimentales. El equipo describe una hoja de ruta para la aplicación de enfoques genéticos y bioquímicos avanzados, o «multiómica», que pueden revelar la estructura y las funciones de las biopelículas en comunidades microbianas multiespecie interreinos que interactúan en sistemas biológicos de alta complejidad.
Salud vegetal y enfoques multiómicos
«Las plantas serán el núcleo de las misiones espaciales de larga duración, y su rendimiento depende de las interacciones de las biopelículas en y alrededor de los sistemas radiculares de las plantas», afirmó la Dra. Eszter Sas, coautora y especialista en metabolómica de la Universidad de Maynooth. «Al combinar la genética multiespecie y la bioquímica, la multiómica moderna tiene la fascinante capacidad de revelar nuevos mecanismos de las biopelículas a partir de las respuestas de los vuelos espaciales, y está comenzando a llenar importantes lagunas en nuestra comprensión de la señalización y el metabolismo en la interfaz entre las biopelículas y las raíces de las plantas».
Ciencia abierta y colaboración global
La investigación se coordinó a través del ecosistema de datos, herramientas, plataformas y Grupos de Trabajo de Análisis de acceso abierto en torno al Repositorio de Datos de Ciencia Abierta de la NASA, una expansión de NASA GeneLab. La experimentación espacial es increíblemente desafiante y costosa, por lo que se necesitan enfoques y comunidades de «Ciencia Abierta» para compartir estándares, metodología y análisis transparentes que garanticen el máximo aprovechamiento de los conocimientos adquiridos en cada misión espacial y que los descubrimientos se traduzcan en aplicaciones en la Tierra.
«Este trabajo refleja una colaboración global, con una sólida comunidad de Ciencia Abierta que promueve el pensamiento y el descubrimiento compartidos», afirmó el profesor Nicholas J. B. Brereton, autor principal del University College de Dublín. «La traducción de valor es recíproca: los vuelos espaciales pueden revelar nueva biología bajo condiciones de estrés desconocidas, y esos conocimientos pueden decirnos mucho sobre cómo podría sobrevivir la vida en el espacio, además de fundamentar enfoques para la salud y la agricultura en la Tierra».
La investigación incluye un llamamiento a la acción para la investigación coordinada y abierta de biopelículas que trascienda los sistemas de modelos estrechos para apoyar la experimentación analógica y entre misiones, acelerando así el camino de la observación a la intervención útil.
Con información de npj Biofilms and Microbiomes
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