Бактериите и вирусите, които ги заразяват, наречени фаги, са вплетени в еволюционна надпревара във въоръжаването. Но тази еволюция следва различна траектория, когато битката се води в условия на микрогравитация, разкрива проучване, проведено на борда на Международната космическа станция (МКС). Докато бактериите се сблъскват, те развиват по-добри защитни механизми, за да оцелеят, а фагите – нови начини да проникнат през тези защитни механизми. Ново проучване, публикувано на 13 януари в списанието PLOS Biology, описва подробно как се развива тази схватка в космоса и разкрива прозрения, които биха могли да ни помогнат да проектираме по-добри лекарства за бактерии, устойчиви на антибиотици, на Земята.
В проучването изследователите сравняват популации на E.coli , заразени с бактериофаг, известен като T7. Един набор от микроби е инкубиран на борда на МКС, докато идентични контролни групи са отглеждани на Земята. И въпреки че фагите все още можеха успешно да заразят и убият бактериите в космоса, процесът отне повече време, отколкото в пробите от Земята. В по-ранно проучване същите изследователи предположиха, че циклите на инфекция в условия на микрогравитация биха били по-бавни, защото течностите не се смесват толкова добре в микрогравитацията, колкото в условията на земната гравитация. „Това ново проучване потвърждава нашата хипотеза и очакване“, каза водещият автор на изследването Шриватсан Раман, доцент в катедрата по биохимия в Университета на Уисконсин-Мадисън.
На Земята течностите, в които съществуват бактериите и вирусите, непрекъснато се раздвижват от гравитацията – топлата вода се издига, студената вода потъва, а по-тежките частици се утаяват на дъното. Това кара всичко да се движи и да се сблъсква едно с друго. В космоса няма движение; всичко просто се носи. Тъй като бактериите и фагите не се сблъскваха толкова често, фагите трябваше да се адаптират към много по-бавния ритъм на живот и да станат по-ефективни в улавянето на преминаващи бактерии.
Експертите смятат, че разбирането на тази алтернативна форма на фагова еволюция би могло да им помогне да разработят нови терапии. Тези нововъзникващи лечения за инфекции използват фаги, за да убиват бактерии или да направят микробите по-уязвими към традиционните антибиотици. „Ако можем да разберем какво правят фагите на генетично ниво, за да се адаптират към средата на микрогравитация, можем да приложим това знание към експерименти с резистентни бактерии“, казва в имейл пред Live Science Никол Каплин – бивш астробиолог в Европейската космическа агенция, който не е участвал в проучването. „И това може да бъде положителна стъпка в надпреварата за оптимизиране на антибиотиците на Земята“, уверен е той.
Секвенирането на целия геном разкри, че както бактериите, така и фагите на МКС са натрупали отличителни генетични мутации, ненаблюдавани в пробите на Земята. Космическите вируси са натрупали специфични мутации, които са увеличили способността им да заразяват бактерии, както и способността им да се свързват с бактериални рецептори. Едновременно с това, бактериите E.coli е развила мутации, които са ги предпазвали от атаките на фагите – например чрез промяна на рецепторите им – и са подобрили оцеляването им в условия на микрогравитация.
След това изследователите използвали техника, наречена дълбоко мутационно сканиране, за да изследват промените в рецептор-свързващите протеини на вирусите. Те открили, че адаптациите, обусловени от уникалната космическа среда, могат да имат практически приложения у дома.
Когато фагите бяха транспортирани и тествани обратно на Земята, адаптираните към космоса промени в техния рецептор-свързващ протеин доведоха до повишена активност срещу щамове на E.coli , които често причиняват инфекции на пикочните пътища. Тези щамове обикновено са резистентни към фагите T7. „Това беше случайно откритие“, казва Раман. „Не очаквахме, че мутиралите бактериофаги, които идентифицирахме на МКС, ще убият патогени на Земята“, добавя ученият.
„Тези резултати показват как космосът може да ни помогне да подобрим активността на фаговите терапии“, казва Чарли Мо, доцент в катедрата по бактериология в Университета на Уисконсин-Мадисън, който също не е участвал в проучването. „Въпреки това“, добави Мо, „трябва да вземем предвид разходите за изпращане на фаги в космоса или симулиране на микрогравитация на Земята, за да постигнем тези резултати“.
В допълнение към борбата с инфекциите, изследването би могло да помогне за разработването на по-ефективни бактериофагови терапии за използване в условия на микрогравитация, предполага Мо. „Това би могло да бъде важно за здравето на астронавтите по време на дългосрочни космически мисии – например мисии до Луната или Марс, или продължителни престои на МКС“, добавя той.
Публикувай коментар
