Vědci zjistili, že mikrobi vystavení mikrogravitaci na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) procházejí významnými mutacemi, z nichž některé zvyšují jejich schopnost bojovat proti bakteriím odolným vůči antibiotikům na Zemi. Tento objev představuje nový způsob, jak vyvinout účinnější léčbu infekcí, které jsou stále odolnější vůči tradičním lékům.
Evoluční závody ve zbrojení na oběžné dráze
Po desetiletí vědci pozorovali evoluční „závody ve zbrojení“ mezi bakterií Escherichia coli a jejich virovým predátorem, bakteriofágem T7. Tento pokračující boj byl rozsáhle studován v laboratořích na zemi, ale nikdy za jedinečných podmínek vesmírných letů. V roce 2020 zahájili vědci z University of Wisconsin-Madison a Rhodium Scientific Inc. řízený experiment na palubě ISS a vyslali oba organismy na oběžnou dráhu, aby pozorovali jejich adaptaci.
Experiment byl zrcadlovým obrazem identických studií provedených na Zemi, což umožnilo přímé srovnání evolučních trajektorií. Výsledky ukázaly, že absence gravitace zásadně mění interakci mezi fágy a bakteriemi. V mikrogravitaci se rychlost infekce zpomaluje a oba organismy se vyvíjejí odlišně ve srovnání s jejich pozemskými protějšky.
Klíčové adaptace ve vesmíru
Bakterie inkubované ve vesmíru vykazovaly mutace hlavně v genech souvisejících se stresovou reakcí a regulací živin. Jejich povrchové proteiny také prošly změnami, což naznačuje přizpůsobení se jedinečným stresům vesmírného prostředí. Na druhé straně si fágy vyvinuly protimutace, aby si udržely schopnost infikovat bakterie.
Zásadní je, že tým identifikoval specifické prostorem indukované fágové mutace, které vykazovaly výrazně zvýšenou účinnost proti kmenům E rezistentním na antibiotika. coli, zodpovědné za infekce močových cest (UTI). Více než 90 % bakterií, které způsobují infekce močových cest, je nyní odolných vůči antibiotikům, díky čemuž je fágová terapie životaschopnou alternativou.
Od vesmírné laboratoře po řešení Země
Analýzou těchto vesmírných adaptací byli vědci schopni zkonstruovat fágy s vynikající aktivitou proti patogenům odolným vůči lékům na Zemi. To znamená, že drsné prostředí vesmíru může poskytnout jedinečný evoluční „tlakový hrnec“, který urychlí vývoj nových antimikrobiálních strategií.
„Vesmír nabízí přirozenou laboratoř pro studium mikrobiální evoluce způsoby, které na Zemi prostě nejsou možné,“ říkají vědci. “Adaptace, které jsme pozorovali, by mohly vést k další generaci fágových terapií.”
Tato zjištění zdůrazňují potenciál vesmírného průzkumu při řešení akutních pozemských zdravotních problémů. Vzhledem k tomu, že rezistence na antibiotika stále roste, pochopení toho, jak se mikrobi vyvíjejí za extrémních podmínek, může být rozhodující pro udržení náskoku.
