Viskonsino universiteto Medisone mokslininkai kartu su kompanija „Rhodium Scientific“ atliko unikalų eksperimentą, kurio metu tyrė E. coli bakterijų ir T7 bakteriofagų sąveiką mikrogravitacijos sąlygomis. Mokslininkai išanalizavo mikroorganizmų genetines mutacijas, atsiradusias per 25 dienas orbitoje, siekdami rasti naujų būdų kovoti su superbakterijomis.
Šioje iliustracijoje fagas – bakterijas pažeidžiantis virusas – yra ant šeimininkės ląstelės paviršiaus. Viskonsino-Madisono universiteto mokslininkai parengė eksperimentą Tarptautinei kosminės stoties, siekdami ištirti, kaip fagų ir bakterijų sąveika veikia žarnyno mikrobiomos sveikatą.
Bakteriofagai yra natūralūs „žudikai“, kurie puola tik bakterijas, bet yra nekenksmingi žmogui. Skirtingai nuo antibiotikų, kurie veikia kaip kiliminis bombardavimas, sunaikindami tiek kenksmingą, tiek naudingą mikroflorą, fagai veikia tiksliai.
Problema ta, kad bakterijos greitai išmoksta nuo jų apsiginti. Kosmose dėl skysčių konvekcijos ir slėgio pokyčių ląstelių membranose nebuvimo įprasti apsaugos mechanizmai neveikia. Tai verčia virusus ieškoti „atsarginių įėjimų“ į ląstelę. Tokių kelių atradimas padeda mokslininkams apeiti superbakterijų atsparumą, kuris tapo pasauline grėsme XXI amžiaus medicinai.
Ilgas bakterijų ir virusų fagų priešinimasis, žinomas kaip evoliucinė ginklavimosi lenktynė, nesvarumo sąlygomis įgyja visiškai kitokį pobūdį. Dėl įprastos gravitacijos nebuvimo biologiniai procesai MKS laive vyksta kitaip, o tai verčia organizmus prisitaikyti prie streso unikaliais būdais.
Eksperimento metu buvo pastebėta, kad kosmose bakterijų užkrėtimo fagai tempai iš pradžių sulėtėja, bet tai suteikia impulsą retoms mutacijoms atsirasti. Stoties žarnyno bakterija pakeitė paviršinių baltymų struktūrą ir genus, atsakingus už maistinių medžiagų valdymą.
Reaguodami į tai, virusai pradėjo mutuoti, kad išsaugotų gebėjimą prisitvirtinti prie savo aukų. Šie pokyčiai neįvyko kontrolinėje grupėje Žemėje, o tai atvėrė biologams naujas perspektyvas suprasti mikrobų išlikimo mechanizmus. Tyrimas buvo paskelbtas žurnale „PLOS Biology“.
Ginklas iš kosmoso
Genomo sekvenavimo rezultatai parodė, kad kosminės mutacijos suteikė bakteriofagams gebėjimą sunaikinti net tuos bakterijų štamus, kurie Žemėje išsiugdė galingą apsaugą.
Paaiškėjo, kad „orbitinės“ virusų versijos yra ypač veiksmingos prieš šlapimo takų infekcijų sukėlėjus, kurių daugiau nei 90 % šiandien yra atsparūs įprastiems antibiotikams.
Kaip pažymi darbo bendraautorius Vatsanas Ramanas: „Tirdami šias kosmoso sukeltas adaptacijas, gavome naujų biologinių duomenų, kurie leido mums sukurti fagus, kurie yra daug aktyvesni prieš vaistams atsparius patogenus čia, Žemėje“.
Specifinė MKS aplinka tapo savotišku evoliucijos pagreitintoju, leidusiu mokslininkams pamatyti gamtos sprendimus, kurių pasiekimas Žemės laboratorijose užtruktų dešimtmečius. Gauti duomenys taps pagrindu naujos kartos antibakterinių preparatų, pagamintų iš modifikuotų virusų, kūrimui.
