Эксперимент на МКС показал странное поведение вирусов

Международная космическая станция (МКС) создает уникальные условия для изучения жизни вне Земли. Новое исследование, опубликованное в PLOS Biology, показало, что бактериофаги — вирусы, поражающие бактерии — ведут себя в космосе иначе, чем на Земле, и их эволюция оказывается непредсказуемой.

Неожиданные мутации в условиях микрогравитации

Ученые Университета Висконсина в Мэдисоне под руководством Ватсана Рамана сравнили работу бактериофагов Т7 на МКС с их поведением на Земле. Фаги заражали бактерии Escherichia coli медленнее, чем на Земле. Но когда заражение происходило, и бактерии, и вирусы быстро адаптировались. Ученые заметили мутации, которых не наблюдали в земных лабораториях: бактерии усилили защитные механизмы, повышая выживаемость, а вирусы стали эффективнее в заражении.

«Микроорганизмы продолжают эволюционировать в условиях микрогравитации, и делают это способами, которые не всегда можно предсказать на основе экспериментов, проводимых на Земле», — пояснил Раман.

Некоторые генетические изменения космических фагов касались ранее малоизученных генов, и их функции пока полностью не понятны ученым. Это открывает возможности для изучения неизвестных аспектов биологии вирусов и бактерий.

Почему микрогравитация все изменила

На Земле эксперименты предполагают стандартные физические условия. В космосе же жидкости смешиваются иначе, меняются частота контактов между клетками, распределение питательных веществ и физиология бактерий. Все это влияет на скорость заражения фагами и характер их взаимодействия с хозяином.

«Заражение фагами зависит от транспорта, частоты встреч и физиологии хозяина. В космосе все эти процессы меняются. Мы хотели понять, замедляет ли микрогравитация заражение или же направляет вирусы и бактерии по совершенно новым эволюционным путям», — сказал Раман.

Особое внимание уделялось фагу Т7, который активно поедает кишечную палочку. Исследование показало, что начальная задержка в заражении объясняется изменением движения жидкостей в условиях микрогравитации. Но после контакта происходила быстрая адаптация обеих сторон.

Последствия для космических путешествий

Для долгосрочных миссий эти результаты имеют серьезное значение. Микроорганизмы на борту станции не статичны, они могут развиваться таким образом, что их влияние на здоровье экипажа станет непредсказуемым.

«Мы наблюдаем мутации в неожиданных генах, что может повлиять на устойчивость бактерий и вирусов в космосе. Это важно для безопасности астронавтов», — отметил Раман.

Потенциал для медицины на Земле

Некоторые изменения фагов на МКС сделали их более эффективными против штаммов кишечной палочки, устойчивых к антибиотикам. Фаги уже разрабатываются как возможная альтернатива лекарствам, а понимание их эволюции в микрогравитации может помочь создавать новые препараты для лечения устойчивых инфекций на Земле.

«Мы надеемся, что исследователи будут рассматривать космос не просто как место для повторения земных экспериментов, а как уникальную среду, способную открывать новые биологические закономерности», — добавил Раман.

Космос как лаборатория нового уровня

В будущем ученые планируют изучить специфические гены фага Т7, которые изменяются в условиях микрогравитации, а также исследовать влияние космических условий на более сложные микробные сообщества. Это поможет понять, как уникальная среда космоса может открывать новые возможности для биологии и медицины на Земле.

Кроме того, результаты исследования показывают, что космическая среда не только раскрывает необычные механизмы эволюции микроорганизмов, но и предоставляет информацию, которая может быть применена в разработке методов борьбы с инфекциями, устойчивыми к лекарствам, а также для будущих миссий человека на другие планеты