I virus, compresi quelli che infettano i batteri, si comportano diversamente nell’ambiente senza peso dello spazio, accelerando potenzialmente l’evoluzione e rivelando nuove strategie per combattere le infezioni resistenti agli antibiotici sulla Terra. I ricercatori dell’Università del Wisconsin-Madison hanno recentemente pubblicato risultati su PLOS Biology che dimostrano che la microgravità altera l’interazione tra virus (batteriofagi) e batteri, ritardando l’infezione e determinando cambiamenti genetici unici. Questa ricerca non è solo teorica; ha implicazioni pratiche sia per i viaggi spaziali che per la medicina terrestre.
Le sfide uniche della vita microbica nello spazio
La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) funziona come un ecosistema chiuso, dove il comportamento microbico può divergere in modo significativo da quello della Terra. Lo studio di queste differenze è fondamentale, poiché le missioni spaziali di lunga durata esporranno gli astronauti all’evoluzione degli agenti patogeni. Lo studio si è concentrato sui batteriofagi – virus che infettano specificamente i batteri – e sul loro ospite, Escherichia coli (E. coli), in condizioni controllate sia sulla ISS che sulla Terra.
L’esperimento, condotto utilizzando campioni sigillati a bordo della navicella spaziale Cygnus, ha rivelato una differenza fondamentale: la microgravità rallenta il tasso di infezione iniziale. Questo non è un semplice ritardo; l’ambiente cambia il modo in cui fagi e batteri interagiscono a un livello fondamentale. I ricercatori teorizzano che la mancanza di miscelazione dei fluidi in assenza di gravità riduce gli incontri tra il virus e il suo ospite, mentre lo stress indotto dalla microgravità può alterare le difese batteriche.
Evoluzione sotto pressione: la microgravità determina mutazioni uniche
Dopo 23 giorni in orbita, i genomi virali mostravano mutazioni non osservate negli esperimenti condotti sulla Terra. Queste mutazioni hanno colpito specificamente i geni legati alla struttura dei fagi e all’interazione con l’ospite, suggerendo che la microgravità seleziona diversi percorsi evolutivi. Ciò è significativo perché le mutazioni “vincenti” nello spazio differivano nettamente da quelle sulla Terra.
Per verificare se questi fagi evoluti nello spazio potessero superare la resistenza agli antibiotici, il team li ha esposti a ceppi uropatogeni di E. coli, noti per la loro resistenza ai farmaci. I risultati sono stati sorprendenti: i fagi adattati alla microgravità hanno ucciso efficacemente i batteri resistenti. Ciò suggerisce che l’evoluzione basata sullo spazio può produrre nuovi strumenti terapeutici.
Implicazioni per la medicina basata sulla Terra
I risultati non si limitano ai viaggi spaziali. I ricercatori hanno sfruttato una tecnica chiamata scansione mutazionale profonda, identificando oltre 1.600 varianti genetiche nel genoma dei fagi. Le mutazioni di maggior successo nella microgravità sono state poi ingegnerizzate nei fagi e testate contro batteri resistenti, dimostrandone l’efficacia. Ciò evidenzia un potenziale percorso per lo sviluppo di nuove terapie fagiche per combattere la resistenza agli antibiotici – una crescente crisi sanitaria globale.
“Ciò che abbiamo scoperto nello studio è che i mutanti fagici arricchiti nella microgravità potrebbero trattare i batteri uropatici e ucciderli. Quindi, questo ci dice che c’è qualcosa nella condizione di microgravità che la rende rilevante per il trattamento dei patogeni sulla Terra.” — Dott. Srivatsan Raman, Università del Wisconsin-Madison
Il futuro della biologia spaziale
Sebbene promettenti, sono necessarie ulteriori ricerche. Condurre esperimenti nello spazio è logisticamente impegnativo, poiché richiede rigidi protocolli NASA e dimensioni limitate dei campioni. I ricercatori sottolineano anche la necessità di studiare come i microbiomi umani si adattano al volo spaziale a lungo termine, poiché questi cambiamenti potrebbero comportare rischi sconosciuti.
Lo studio sottolinea che i microbi non sono statici nello spazio; si evolvono rapidamente e in modi inaspettati. Le stesse pressioni selettive che guidano l’adattamento in orbita potrebbero potenzialmente esacerbare la resistenza ai farmaci o aumentare la virulenza sulla Terra. Il monitoraggio continuo dell’evoluzione microbica nello spazio è quindi cruciale. In definitiva, l’ambiente unico della microgravità offre una piattaforma preziosa, sebbene complessa, per svelare le dinamiche dell’evoluzione virale e sviluppare nuovi strumenti per combattere le malattie infettive.
