Недавнее исследование, проведенное на борту Международной космической станции, показало, что вирусы, заражающие бактерии, ведут себя в условиях микрогравитации иначе, чем на Земле. Ученые под руководством Фила Хасса из Висконсинского университета в Мэдисоне обнаружили, что особенности взаимодействия вирусов и бактерий в космосе могут привести к неожиданным открытиям, полезным для земной медицины. Результаты эксперимента опубликованы в научном журнале PLOS Biology.
Взаимодействие между бактериофагами – вирусами, которые охотятся на бактерии, – и их хозяевами играет ключевую роль в микробных экосистемах. Этот процесс часто описывают как «эволюционную гонку вооружений», в которой бактерии вырабатывают защиту от вирусов, а те, в свою очередь, находят новые способы ее обойти. Хотя на Земле эти процессы изучены достаточно хорошо, условия микрогравитации вносят свои коррективы: они изменяют как физиологию самих бактерий, так и физику их столкновений с вирусами, нарушая привычный ход событий.
Чтобы разобраться в этих отличиях, исследователи сравнили две группы образцов бактерии Escherichia coli (кишечной палочки), зараженные бактериофагом Т7. Одна группа инкубировалась на Земле, а вторая – на борту МКС. Анализ образцов, побывавших в космосе, показал, что фаг Т7 успешно заражал кишечную палочку, хотя и с некоторой начальной задержкой. Однако самое интересное скрывалось на генетическом уровне.
Полногеномное секвенирование выявило заметные различия в мутациях как у бактерий, так и у вирусов из космических и земных образцов. Фаги, находившиеся на МКС, постепенно накапливали мутации, которые, по-видимому, повышали их инфекционность и способность связываться с рецепторами на поверхности бактериальных клеток. В то же время космические бактерии E. coli приобретали мутации, которые не только защищали их от вирусов, но и помогали лучше выживать в условиях невесомости.
Применив метод глубокого мутационного сканирования, ученые более детально изучили изменения в белке бактериофага Т7, отвечающем за прикрепление к бактерии, и обнаружили еще больше отличий. Последующие эксперименты на Земле привели к поразительному выводу: изменения, произошедшие с вирусом в космосе, сделали его более активным против штаммов E. coli, вызывающих инфекции мочевыводящих путей у человека и обычно устойчивых к фагу Т7.
Таким образом, исследование подчеркивает огромный потенциал изучения бактериофагов на МКС. Подобные эксперименты не только открывают новые горизонты в понимании микробной адаптации, что важно для будущих космических миссий, но и способны принести практическую пользу для здравоохранения на Земле. Как отмечают авторы работы, «изучая космические адаптации, мы пришли к новым биологическим открытиям, которые позволили нам создать фаги с гораздо более высокой активностью против устойчивых к лекарствам патогенов».
