Forscher haben herausgefunden, dass Mikroben, die in der Internationalen Raumstation (ISS) der Schwerelosigkeit ausgesetzt sind, erhebliche Mutationen durchlaufen, von denen einige ihre Fähigkeit verbessern, antibiotikaresistente Bakterien auf der Erde zu bekämpfen. Diese Erkenntnis stellt einen neuen Weg für die Entwicklung wirksamerer Behandlungen gegen Infektionen dar, die mit herkömmlichen Medikamenten zunehmend nicht mehr behandelbar sind.
Das evolutionäre Wettrüsten im Orbit
Seit Jahrzehnten beobachten Wissenschaftler das evolutionäre „Wettrüsten“ zwischen Escherichia coli -Bakterien und ihrem viralen Raubtier, dem T7-Bakteriophagen. Dieser anhaltende Kampf wurde in terrestrischen Labors ausführlich untersucht, jedoch nie unter den einzigartigen Bedingungen der Raumfahrt. Im Jahr 2020 starteten Forscher der University of Wisconsin-Madison und Rhodium Scientific Inc. ein kontrolliertes Experiment an Bord der ISS und schickten beide Organismen in die Umlaufbahn, um ihre Anpassung zu beobachten.
Das Experiment spiegelte identische Studien wider, die auf der Erde durchgeführt wurden, und ermöglichte einen direkten Vergleich der Evolutionsverläufe. Die Ergebnisse zeigten, dass die Abwesenheit der Schwerkraft die Art und Weise, wie Phagen und Bakterien interagieren, grundlegend verändert. In der Mikrogravitation verlangsamt sich die Infektionsrate und beide Organismen entwickeln sich im Vergleich zu ihren erdgebundenen Gegenstücken auf unterschiedliche Weise.
Wichtige Anpassungen im Weltraum
Im Weltraum inkubierte Bakterien zeigten Mutationen vor allem in Genen, die mit der Stressreaktion und der Nährstoffregulierung zusammenhängen. Auch ihre Oberflächenproteine erfuhren Veränderungen, was auf eine Anpassung an die besonderen Belastungen der Weltraumumgebung schließen lässt. Die Phagen wiederum entwickelten Gegenmutationen, um ihre Fähigkeit zur Infektion der Bakterien aufrechtzuerhalten.
Entscheidend war, dass das Team spezifische weltrauminduzierte Phagenmutationen identifizierte, die eine deutlich erhöhte Wirksamkeit gegen antibiotikaresistente Stämme von E. coli, die für Harnwegsinfektionen (HWI) verantwortlich sind. Über 90 % der Harnwegsinfektionen verursachenden Bakterien sind inzwischen gegen Antibiotika resistent, was die Phagentherapie zu einer praktikablen Alternative macht.
Vom Weltraumlabor zu erdgebundenen Lösungen
Durch die Analyse dieser weltraumgestützten Anpassungen konnten Forscher auf der Erde Phagen mit überlegener Aktivität gegen arzneimittelresistente Krankheitserreger entwickeln. Dies bedeutet, dass die rauen Bedingungen im Weltraum einen einzigartigen evolutionären Schnellkochtopf zur Beschleunigung der Entwicklung neuer antimikrobieller Strategien darstellen könnten.
„Der Weltraum bietet ein natürliches Labor für die Untersuchung der mikrobiellen Evolution auf eine Weise, die auf der Erde einfach nicht möglich ist“, erklären Forscher. „Die von uns beobachteten Anpassungen könnten zur nächsten Generation phagenbasierter Therapien führen.“
Die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial der Weltraumforschung zur Bewältigung dringender terrestrischer Gesundheitsherausforderungen. Da die Antibiotikaresistenz weiter zunimmt, kann es entscheidend sein, zu verstehen, wie sich Mikroben in extremen Umgebungen entwickeln, um der Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein.
