Вирусы, эволюционировавшие в уникальной среде Международной космической станции (МКС), демонстрируют повышенную эффективность в уничтожении бактерий при возвращении на Землю. Результаты, опубликованные в журнале PLOS Biology 13 января, показывают, как невесомость фундаментально изменяет эволюционную гонку между бактериями и вирусами, которые их заражают (фагами). Это исследование касается не только космической биологии; оно имеет прямые последствия для разработки более мощных средств борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериями на Земле.
Эволюционный Сдвиг в Невесомости
Бактерии и фаги ведут постоянную гонку вооружений: бактерии развивают защиту, фаги – способы её обойти. Но эта конкуренция разворачивается по-другому в космосе, где отсутствие гравитации создаёт более медленный и обдуманный эволюционный процесс. Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон сравнили популяции E. coli, заражённые фагом T7, на МКС и идентичные контрольные группы на Земле.
Исследование подтверждает более ранние гипотезы о том, что циклы заражения фагами замедляются в невесомости из-за снижения перемешивания жидкостей. На Земле гравитация перемешивает жидкости, обеспечивая постоянный контакт между бактериями и вирусами. В космосе этого смешивания не происходит естественным образом, вынуждая фаги адаптироваться к более медленному темпу и становиться более эффективными в прикреплении к бактериям.
Генетические Мутации Усиливают Вирусную Силу
Секвенирование генома в полном объёме показало, что как бактерии, так и фаги на МКС накапливают уникальные генетические мутации, не наблюдавшиеся в земных образцах. Космические вирусы эволюционировали мутации, которые увеличили их способность заражать бактерии и связываться с бактериальными рецепторами. Одновременно E. coli развили защиту против этих атак, включая изменение своих рецепторов для устойчивости к заражению фагами и повышение выживаемости в невесомости.
Исследователи затем использовали глубокое сканирование мутаций для анализа изменений в белках, связывающихся с рецепторами вирусов. Удивительно, но космически адаптированные фаги, возвращённые на Землю, показали повышенную активность против устойчивых к антибиотикам штаммов E. coli – особенно тех, которые часто вызывают инфекции мочевыводящих путей. Этот неожиданный результат демонстрирует, что эволюционное давление космоса может привести к вирусам с повышенной смертоносностью в земных условиях.
«Это было случайной находкой», — сказал ведущий автор исследования Сриватсан Раман. «Мы не ожидали, что [мутантные] фаги, которые мы идентифицировали на МКС, будут убивать патогены на Земле».
Значение для Фаговой Терапии
Эти открытия имеют важное значение для фаговой терапии, перспективного метода лечения, использующего вирусы для уничтожения бактерий или повышения эффективности антибиотиков. Эксперты предполагают, что понимание того, как фаги адаптируются к невесомости на генетическом уровне, может помочь оптимизировать стратегии борьбы с антибиотиками на Земле.
Чарли Мо, помощник профессора в Университете Висконсин-Мэдисон, отмечает, что, хотя исследование выглядит многообещающим, стоимость космических экспериментов или имитации невесомости остаётся проблемой. Однако потенциальные преимущества выходят за рамки земных приложений; более эффективная фаговая терапия может быть жизненно важна для здоровья астронавтов во время длительных космических миссий.
В заключение, это исследование подчёркивает неожиданные преимущества космических исследований для земной медицины. Изучая то, как вирусы эволюционируют в невесомости, учёные открывают новые способы борьбы с устойчивостью к антибиотикам и улучшения фаговой терапии как на Земле, так и в космосе.
