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Os cientistas trouxeram bactérias e fagos, ou seja, vírus que infectam bactérias, a bordo da ISS para estudar a sua evolução. . | Fonte: Estação Espacial Internacional (dima_zel/Getty Images); E.coli (Shutterstock)
As bactérias e os vírus que as infectam, chamados fagos, estão envolvidos numa corrida armamentista evolutiva. Porém, pesquisas realizadas a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) mostram que essa evolução segue uma trajetória diferente quando a batalha ocorre em microgravidade.
À medida que as bactérias e os fagos recuam, as bactérias desenvolvem melhores mecanismos de defesa para sobreviver, enquanto os fagos desenvolvem novas formas de penetrar nessas defesas. O novo estudo foi publicado em 13 de janeiro na revista Biologia PLOSdetalha como esse conflito espacial se desenrolou e revela insights que poderiam nos ajudar a projetar medicamentos melhores para bactérias resistentes a antibióticos na Terra.
No estudo, os pesquisadores compararam populações E. coli infectado com um fago conhecido como T7. Um conjunto de micróbios foi incubado a bordo da ISS, enquanto controles idênticos foram cultivados na Terra.
A análise de amostras da estação espacial revelou que a microgravidade altera fundamentalmente a taxa e a natureza da infecção por fagos.
Embora os fagos ainda pudessem infectar e matar bactérias no espaço com eficácia, o processo demorou mais do que nas amostras da Terra. Em pesquisa anterioros mesmos pesquisadores levantaram a hipótese de que os ciclos de infecção na microgravidade seriam mais lentos porque os fluidos não se misturam tão bem na microgravidade como na gravidade da Terra.
“Este novo estudo confirma nossas hipóteses e expectativas”, disse o autor principal do estudo Srivatsan RamanaProfessor Associado do Departamento de Bioquímica da Universidade de Wisconsin-Madison.
Na Terra, os fluidos em que vivem as bactérias e os vírus são constantemente agitados pela gravidade – a água quente sobe, a água fria desce e as partículas mais pesadas depositam-se no fundo. Isso faz com que tudo se mova e colida entre si.
Não há confusão no espaço; tudo simplesmente flutua. Como as bactérias e os fagos não se encontravam com tanta frequência, os fagos tiveram que se adaptar a um ritmo de vida muito mais lento e capturar as bactérias que passavam com mais eficiência.
Os especialistas acreditam que a compreensão desta forma alternativa de evolução dos fagos poderia ajudá-los a evoluir novas terapias fágicas. Esses novos tratamentos para infecções usam fagos para matar bactérias ou tornar os germes mais suscetíveis aos antibióticos tradicionais.
“Se pudermos determinar o que os fagos fazem no nível genético para se adaptarem a um ambiente de microgravidade, poderemos aplicar esse conhecimento a experimentos com bactérias resistentes”, diz ele. Nicole Caplinum ex-astrobiólogo da Agência Espacial Europeia que não esteve envolvido no estudo disse ao Live Science por e-mail. “Este poderia ser um passo positivo na corrida para otimizar os antibióticos na Terra.”
A sequenciação do genoma completo revelou que tanto as bactérias como os fagos na ISS acumularam mutações genéticas distintas que não foram observadas em amostras na Terra. Os vírus espaciais acumularam mutações específicas que aumentaram a sua capacidade de infectar bactérias, bem como a sua capacidade de se ligarem a receptores bacterianos. Simultaneamente, E. coli eles desenvolveram mutações que protegeram contra ataques de fagos – por exemplo, modificando seus receptores – e aumentaram sua sobrevivência na microgravidade.
Os pesquisadores usaram então uma técnica chamada varredura mutacional profunda para examinar alterações nas proteínas que se ligam aos receptores do vírus. Eles descobriram que as adaptações resultantes do ambiente espacial único poderiam ter aplicações práticas no país.
Quando os fagos foram transportados de volta à Terra e testados, alterações adaptadas ao espaço na sua proteína de ligação ao receptor resultaram num aumento da actividade contra E. coli cepas que comumente causam infecções do trato urinário. Estas cepas são geralmente resistentes aos fagos T7.
“Foi uma descoberta inesperada”, disse Raman. “Não esperávamos que os fagos (mutantes) que identificamos na ISS matassem os patógenos na Terra”.
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“Esses resultados mostram como o espaço pode nos ajudar a melhorar a atividade das terapias fágicas”, disse ele. Charlie Moprofessor assistente do Departamento de Bacteriologia da Universidade de Wisconsin-Madison, que não esteve envolvido no estudo.
“No entanto”, acrescentou Mo, “para alcançar estes resultados, devemos levar em consideração o custo do envio de fagos para o espaço ou da simulação da microgravidade na Terra”.
Além de ajudar a combater infecções em pacientes na Terra, a pesquisa poderia ajudar a desenvolver terapias fágicas mais eficazes para uso em microgravidade, sugeriu Mo. “Isso pode ser importante para a saúde dos astronautas durante missões espaciais de longo prazo – por exemplo, missões à Lua ou a Marte ou estadias prolongadas na ISS.”
