Исследования, частично проведенные на борту Международной космической станции (МКС), позволяют предположить, что «микрогравитация» может помочь ученым в борьбе с устойчивыми к лекарствам супербактериями, сообщает SWNS.
Микрогравитация — это состояние, при котором люди или предметы кажутся невесомыми, поясняет NASA.
Эксперименты исследователей из Университета Висконсин-Мэдисон показывают, что вирусы и бактерии ведут себя иначе в условиях, близких к невесомости. В космосе в них происходят генетические изменения, которые обычно не наблюдаются на Земле.
Ведущий автор исследования доктор Фил Хасс, исследователь из Университета Висконсин-Мэдисон, отметил, что взаимодействия между вирусами, заражающими бактерии — известными как фаги — и их хозяевами играют «неотъемлемую» роль в функционировании микробных экосистем, сообщает SWNS.
Вирусы, заражающие бактерии, по-прежнему могли инфицировать E. coli в космосе. Однако течение этих инфекций отличалось от того, что обычно наблюдается на Земле.
Бактерии и фаги часто описывают как участников эволюционной гонки вооружений, сказал Хасс, где каждая сторона постоянно адаптируется, чтобы переиграть другую.
«Микрогравитация — это не просто более медленная или более «шумная» версия Земли — это особая физическая и эволюционная среда», — заявил Fox News Digital исследователь Шриватсан Раман, доктор философии, профессор биохимии университета.
«Даже в очень простой системе фаг-бактерия микрогравитация изменила динамику инфекции и направила оба организма по разным эволюционным путям», — добавил он.
Хотя эти взаимодействия между бактериями и фагами хорошо изучены на Земле, лишь немногие исследования изучали их в космосе, где они могут приводить к иным результатам.
Для исследования Хасс и его коллеги сравнили два набора образцов E. coli, зараженных фагом, известным как T7. Один набор инкубировали на Земле, а другой выращивали на борту МКС.
Команда обнаружила, что после первоначального замедления фаг T7 успешно заразил E. coli в космосе. Последующий генетический анализ выявил четкие различия в том, как мутировали и бактерии, и вирус в космосе по сравнению с их поведением на Земле, сообщается в отчете.
Хасс сказал, что у фагов, выращенных на космической станции, развились мутации, которые могут улучшить их способность заражать бактерии или прикрепляться к бактериальным клеткам. В то же время у E. coli, выращенной в космосе, развились мутации, которые могут помочь им противостоять инфекции и лучше выживать в условиях, близких к невесомости.
Раман сказал, что некоторые результаты были неожиданными. В частности, он отметил, что микрогравитация привела к мутациям в частях генома фага, которые плохо изучены и редко наблюдаются в экспериментах на Земле.
Затем исследователи использовали технику под названием сканирование глубоких мутаций — метод, отслеживающий, как генетические изменения влияют на функцию, — чтобы изучить изменения в рецептор-связывающем белке T7, который играет ключевую роль в заражении.
Дополнительные эксперименты на Земле связали эти изменения с повышенной эффективностью против штаммов E. coli, которые обычно устойчивы к T7.
«Не менее удивительным было то, что фаги, сформированные микрогравитацией, могут быть более эффективными против земных бактериальных патогенов, когда их возвращают на Землю», — рассказал Fox News Digital Раман.
«Этот результат предполагает, что микрогравитация может выявлять комбинации мутаций, которые трудно получить с помощью стандартной лабораторной эволюции, но [они] по-прежнему высоко актуальны для реальных приложений».
Хасс сказал, что эти выводы могут помочь в борьбе с устойчивыми к антибиотикам инфекциями, включая инфекции мочевыводящих путей, которые участились в последние годы.
«Изучая эти адаптации, вызванные космосом, мы выявили новые биологические закономерности, которые позволили нам сконструировать фаги с гораздо более высокой активностью против устойчивых к лекарствам патогенов уже здесь, на Земле», — сообщил Хасс SWNS.
Ограничения исследования
«Эксперименты на МКС ограничены небольшим размером выборки, фиксированным оборудованием и ограничениями по расписанию, — отметил Раман. — Образцы также подвергаются заморозке и длительному хранению, что может осложнить интерпретацию».
Он добавил, что исследование имеет более широкие последствия.
«Изучение микробов в космосе — это не только космическая биология, — сказал Раман. — Эти эксперименты могут выявить новые аспекты вирусной инфекции и микробной эволюции, которые напрямую связаны с земными проблемами, включая устойчивость к противомикробным препаратам и фаговую терапию».
Он добавил, что к космосу следует относиться как к среде для открытий, а не как к рутинной испытательной платформе. Самый эффективный подход, по словам Рамана, — выявлять полезные закономерности и мутации в космосе, а затем тщательно изучать их в земных системах.
Ученые также отметили, что результаты подчеркивают, как микробные экосистемы, подобные тем, что связаны с человеком, могут меняться во время длительных космических миссий.
«Понимание и предвидение этих изменений будет необходимым по мере того, как космические путешествия станут длиннее, более рутинными и биологически более сложными», — сказал Раман.
Результаты были опубликованы в журнале PLOS Biology.
Хлоя Куилл — ассистент по производству lifestyle-контента в Fox News Digital. Она и команда lifestyle-направления освещают ряд тем, включая еду и напитки, путешествия и здоровье.
