Virus yang berevolusi di lingkungan unik Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) menunjukkan peningkatan efektivitas dalam membunuh bakteri ketika kembali ke Bumi. Temuan yang dipublikasikan di PLOS Biology pada 13 Januari ini mengungkap bagaimana gayaberat mikro secara mendasar mengubah ras evolusi antara bakteri dan virus yang menginfeksi mereka (fag). Penelitian ini bukan hanya tentang biologi luar angkasa; hal ini mempunyai implikasi langsung terhadap pengembangan pengobatan yang lebih ampuh terhadap bakteri yang kebal antibiotik di Bumi.
Pergeseran Evolusioner dalam Gayaberat Mikro
Bakteri dan fag terus-menerus terlibat dalam perlombaan senjata: bakteri mengembangkan pertahanan, fag mengembangkan cara untuk melewatinya. Namun persaingan ini terjadi secara berbeda di luar angkasa, di mana kurangnya gravitasi menciptakan proses evolusi yang lebih lambat dan lebih disengaja. Para peneliti di Universitas Wisconsin-Madison membandingkan E. populasi coli yang terinfeksi fag T7 di ISS dibandingkan kelompok kontrol yang sama di Bumi.
Studi ini menegaskan hipotesis sebelumnya bahwa siklus infeksi fag lebih lambat dalam gayaberat mikro karena berkurangnya pencampuran cairan. Di Bumi, gravitasi menggerakkan cairan, memastikan kontak konstan antara bakteri dan virus. Di luar angkasa, pencampuran ini tidak terjadi secara alami, sehingga memaksa fag beradaptasi lebih lambat dan menjadi lebih efisien dalam menempel pada bakteri.
Mutasi Genetik Meningkatkan Potensi Virus
Pengurutan seluruh genom mengungkapkan bahwa bakteri dan fag di ISS mengakumulasi mutasi genetik unik yang tidak terlihat pada sampel yang ditanam di Bumi. Virus yang berada di luar angkasa mengalami mutasi yang meningkatkan kemampuannya untuk menginfeksi bakteri dan berikatan dengan reseptor bakteri. Pada saat yang sama, E. coli mengembangkan pertahanan terhadap serangan ini, termasuk mengubah reseptornya untuk melawan infeksi fag dan meningkatkan kelangsungan hidup dalam gayaberat mikro.
Para peneliti kemudian menggunakan pemindaian mutasi mendalam untuk menganalisis perubahan pada protein pengikat reseptor virus. Yang mengejutkan, fag yang beradaptasi dengan ruang angkasa, ketika dibawa kembali ke Bumi, menunjukkan peningkatan aktivitas melawan E. strain coli – khususnya yang sering menyebabkan infeksi saluran kemih. Hasil tak terduga ini menunjukkan bahwa tekanan evolusioner di ruang angkasa dapat menghasilkan virus dengan daya bunuh yang lebih besar di lingkungan terestrial.
“Ini adalah temuan yang kebetulan,” kata penulis utama studi, Srivatsan Raman. “Kami tidak menyangka bahwa fag [mutan] yang kami identifikasi di ISS akan membunuh patogen di Bumi.”
Implikasi terhadap Terapi Fag
Temuan ini mempunyai implikasi signifikan terhadap terapi fag, sebuah pengobatan baru yang menggunakan virus untuk membunuh bakteri atau meningkatkan efektivitas antibiotik. Para ahli menyarankan bahwa memahami bagaimana fag beradaptasi dengan gayaberat mikro pada tingkat genetik dapat membantu mengoptimalkan strategi antibiotik di Bumi.
Charlie Mo, asisten profesor di Universitas Wisconsin-Madison, mencatat bahwa meskipun penelitian ini menjanjikan, biaya eksperimen luar angkasa atau simulasi gayaberat mikro masih menjadi tantangan. Namun, potensi manfaatnya melampaui penerapan di Bumi; terapi fag yang lebih efektif bisa sangat penting bagi kesehatan astronot selama misi luar angkasa jangka panjang.
Kesimpulannya, penelitian ini menyoroti manfaat tak terduga dari penelitian luar angkasa untuk pengobatan terestrial. Dengan mempelajari bagaimana virus berevolusi dalam gayaberat mikro, para ilmuwan menemukan cara-cara baru untuk memerangi resistensi antibiotik dan meningkatkan terapi fag, baik di Bumi maupun di kosmos.
