Исследование: на МКС вирусы становятся более агрессивными, а бактерии — более стойкими
Исследователи из Висконсинского университета в Мэдисоне выяснили, как условия микрогравитации влияют на взаимодействие бактерий и вирусов. Результаты эксперимента показали, что эволюция микроорганизмов в космосе идет по особому сценарию. Полученные данные помогут ученым создавать более эффективные средства для борьбы с устойчивыми к лекарствам инфекциями на Земле. Статья об этом вышла в журнале PLOS Biology.
Взаимодействие бактериофагов и их хозяев играет важную роль в микробных экосистемах. Ученые часто описывают этот процесс как эволюционную «гонку вооружений». Бактерии выстраивают защиту, а вирусы ищут новые способы ее обойти. На Земле эти механизмы хорошо изучены, но в космосе ситуация меняется. Микрогравитация влияет на физиологию бактерий и меняет физику столкновения вирусных частиц с клетками.
Фил Хасс и его коллеги решили выяснить детали этих различий. Для этого они сравнили две группы образцов кишечной палочки E. coli, зараженной бактериофагом T7. Один набор пробирок находился в лаборатории на Земле, а второй отправили на Международную космическую станцию.
Анализ показал, что вирус успешно заражает бактерии даже в условиях невесомости, хотя сам процесс начинается с задержкой. При этом полное секвенирование генома выявило заметные различия в мутациях. В «земных» и «космических» образцах генетические изменения накапливались по-разному.
Фаги на МКС постепенно приобретали специфические мутации. Эти изменения повышали заразность вируса и его способность связываться с рецепторами на поверхности бактериальных клеток. Сами бактерии тоже не оставались пассивными. У них возникали мутации, которые усиливали защиту от вирусов и помогали выживать в условиях, близких к невесомости.
Ученые применили метод глубокого мутационного сканирования для детального изучения белка, который отвечает за прикрепление вируса к рецептору. Это позволило точнее увидеть разницу между условиями на Земле и в космосе. Дополнительные эксперименты подтвердили практическую пользу открытия.
Оказалось, что мутации, которые вирусы выработали в космосе, делают их опасными для особых штаммов кишечной палочки. Речь идет о бактериях, которые вызывают инфекции мочевыводящих путей у людей и обычно устойчивы к фагу T7. Космические адаптации позволили вирусу преодолеть эту защиту.
Авторы исследования отмечают, что космос фундаментально меняет взаимодействие организмов. Инфекция распространяется медленнее, а эволюция идет по другой траектории. Наблюдение за этими процессами дает биологам новые идеи. Благодаря им инженеры смогут разрабатывать вирусы с высокой активностью против патогенов, которые не боятся обычных лекарств.
Ранее ученые составили справочник космической иммунологии.
Фото на обложке: NASA
Самое популярное
