Ново проучване разкрива динамиката на взаимодействията между вируси и бактерии в микрогравитационната среда на Международната космическа станция (МКС).

Екип от Университета на Уисконсин-Медисън установи, че микрогравитацията променя „еволюционната надпревара във въоръжаването“ между бактериите и вирусите, които ги заразяват (фаги).

За целите на проучването изследователите сравниха E. coli и нейния вирусен враг, фага T7, в Космоса с контролни групи на Земята.

„Космосът променя фундаментално взаимодействието между фагите и бактериите: инфекцията се забавя и двата организма еволюират по различна траектория от тази на Земята“, отбелязват авторите.

В микробните екосистеми бактериите и вирусите, които ги заразяват (фаги), се ангажират в непрекъсната еволюционна надпревара, в която всеки се адаптира, за да преодолее защитата на другия. Тези взаимодействия са добре документирани на Земята, но уникалната среда на микрогравитацията фундаментално променя тази динамика. Животът в нулева гравитация е странен за микробите. Без гравитация, която да им помага да потъват или да циркулират, вирусите и бактериите не се сблъскват толкова често.

Тъй като тези типични сблъсъци са нарушени, двата организма са принудени да се адаптират по необичайни начини, за да оцелеят, което предизвиква форма на биологична конкуренция, различна от тази на Земята. За да запълнят празнината в нашето разбиране за това как Космосът влияе на микробите, изследователят Фил Хус и неговият екип проведоха проучване с директно сравнение.

Те заразиха E. coli с фага T7 в две среди: едната група остана на Земята като контролна, а другата беше изпратена в орбиталната лаборатория, за да се види как микрогравитацията променя тяхното взаимодействие. Първоначално фагите T7 на борда на МКС се сблъскаха с трудности. Заразяването се забавя, но в крайна сметка фагът T7 успя да зарази E. coli в Космоса.

Биологичният процес обаче изглежда много различен под микроскоп. Секвенирането на целия геном показа, че генетичните мутации както във вируса, така и в бактериите на космическата станция се различаваха значително от тези, открити в пробите, взети на Земята, което доказва, че микрогравитацията принуждава живота да еволюира по уникален начин. В орбита двата организма се развиват в противоположни посоки. Фагите развиват мутации, които засилиха способността им да се прикрепят към бактериалните клетки и да ги заразяват. От друга страна, E. coli придоби генетични промени, които блокираха тези атаки и подобриха общото му оцеляване в безтегловност.

Използвайки дълбоко мутационно сканиране, изследователите откриха, че промените в „ключа за достъп“ на вируса (рецепторно свързващия протеин), предизвикани от Космоса, са фундаментално различни от тези на Земята. Когато бяха тествани на Земята, тези специфични мутации, предизвикани от микрогравитацията, позволиха на вируса успешно да атакува резистентните към лекарства щамове E. coli, които обикновено са имунизирани срещу стандартния вирус.

Щамовете E. coli са отговорни за инфекциите на пикочните пътища при човека.

„Като цяло това проучване подчертава потенциала на изследванията на фагите на борда на МКС да разкрият нови познания за адаптацията на микробите, които могат да бъдат от значение както за космическите изследвания, така и за човешкото здраве“, отбелязва екипът.

Учените използват познанията, придобити от еволюцията в Космоса, за да създадат подобрени фаги, способни да преодолеят защитните механизми на бактериите, резистентни към антибиотици.

Снимка: Pexels

Виж още: Китайска фирма създаде най-малкия хуманоиден робот в света, проектиран да се учи и развива с вас