Virusi poslati na svemirsku stanicu razvili supermoć: Mnogo su efikasniji u ubijanju bakterija, evo i zašto

Evoluciona trka u naoružanju besni između bakterija i virusa koji ih inficiraju – bakteriofaga ili faga. Međutim, ta evolucija ima potpuno drugačiju putanju kada se odigrava u mikrogravitaciji. To je pokazala studija sprovedena na Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS), piše Live Science.

Dok se bakterije i fage bore, bakterije razvijaju bolju odbranu kako bi preživele, dok fage razvijaju nove načine da probiju tu odbranu. Nova studija, objavljena u žurnalu PLOS Biology, detaljno opisuje kako se taj sukob odvija u svemiru i otkriva saznanja koja bi nam mogla pomoći u dizajniranju boljih lekova za bakterije otporne na antibiotike na Zemlji.

Preporučujemo

U studiji su istraživači uporedili populacije bakterije E. coli zaražene fagom poznatom kao T7. Jedna grupa mikroba razvijana je na svemirskoj stanici, dok su identične kontrolne grupe uzgajane na Zemlji.

Analiza uzoraka sa svemirske stanice otkrila je da je mikrogravitacija suštinski promenila brzinu i prirodu infekcije fagom.

Iako su fage i dalje mogle uspešno da zaraze i ubiju bakterije u svemiru, taj proces je trajao duže nego u uzorcima sa Zemlje. U ranijoj studiji, isti istraživači su pretpostavili da će ciklusi infekcije u mikrogravitaciji biti sporiji jer se tečnosti u mikrogravitaciji ne mešaju tako dobro kao u uslovima Zemljine gravitacije.

- Ova nova studija potvrđuje našu hipotezu i očekivanja - rekao je vodeći autor studije Srivatsan Raman, vanredni profesor na Odseku za biohemiju Univerziteta Viskonsin-Medison.

NASA

Na Zemlji se tečnosti u kojima borave bakterije i virusi neprestano mešaju pod uticajem gravitacije - topla voda se podiže, hladna tone, a teže čestice se talože na dnu. To održava sve u pokretu i uzrokuje međusobne sudare.

U svemiru nema mešanja; sve jednostavno lebdi. Zato što se bakterije i fage nisu sudarale tako često, fagi su morali da se prilagode mnogo sporijem tempu života i postanu efikasniji u hvatanju bakterija koje prolaze pored njih.

Stručnjaci smatraju da bi razumevanje ovog alternativnog oblika evolucije faga moglo da im pomogne u razvoju novih terapija fagima. Ovi novi tretmani za infekcije koriste fage da ubiju bakterije ili da učine klice podložnijim tradicionalnim antibioticima.

- Ako uspemo da dokučimo šta fagi rade na genetskom nivou kako bi se prilagodili okruženju mikrogravitacije, to znanje možemo primeniti na eksperimente sa otpornim bakterijama. I to može biti pozitivan korak u trci za optimizaciju antibiotika na Zemlji - izjavila je Nikol Keplin, bivša astrobiološkinja u Evropskoj svemirskoj agenciji, koja nije učestvovala u studiji, za Live Science.

Foto: Annebel Van den Heuvel / Panthermedia / Profimedia

Sekvenciranje celog genoma otkrilo je da su i bakterije i fagi na svemirskoj stanici akumulirali karakteristične genetske mutacije koje nisu primećene u uzorcima na Zemlji. Virusi u svemiru akumulirali su specifične mutacije koje su povećale njihovu sposobnost da inficiraju bakterije, kao i njihovu sposobnost vezivanja za bakterijske receptore. Istovremeno, E. coli je razvila mutacije koje su je štitile od napada faga – na primer, modifikovanjem svojih receptora – i poboljšale njen opstanak u mikrogravitaciji.

Zatim su istraživači koristili tehniku zvanu duboko mutaciono skeniranje kako bi ispitali promene u proteinima virusa koji se vezuju za receptore. Otkrili su da adaptacije podstaknute jedinstvenim kosmičkim okruženjem mogu imati praktičnu primenu kod kuće.

Kada su fagi vraćeni na Zemlji i testirani, promene u njihovim proteinima za vezivanje receptora prilagođene svemiru rezultirale su povećanom aktivnošću protiv sojeva E. coli koji obično uzrokuju infekcije urinarnog trakta. Ovi sojevi su obično otporni na T7 fage, ali virusi kao da su razvili supermoć.

- Bilo je to slučajno otkriće. Nismo očekivali da će [mutirani] fagi koje smo identifikovali na svemirskoj stanici ubijati patogene na Zemlji - rekao je Raman.

- Ovi rezultati pokazuju kako nam svemir može pomoći da poboljšamo aktivnost terapija fagima. Međutim, moramo uzeti u obzir troškove slanja faga u svemir ili simuliranja mikrogravitacije na Zemlji da bismo postigli ove rezultate - rekao je Čarli Mo, docent na Odseku za bakteriologiju Univerziteta Viskonsin-Medison, koji nije učestvovao u studiji.

Pored toga što pomaže u borbi protiv infekcija kod pacijenata na Zemlji, istraživanje bi moglo doprineti razvoju efikasnijih terapija fagima za upotrebu u mikrogravitaciji, sugerisao je Mo.

- Ovo bi moglo biti važno za zdravlje astronauta na dugoročnim svemirskim misijama: na misijama do Meseca ili Marsa, ili na produženim boravcima na svemirskoj stanici – rekao je on.

(Telegraf Nauka/Live Science)