Naukowcy odkryli, że drobnoustroje narażone na działanie mikrograwitacji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) przechodzą znaczące mutacje, z których niektóre zwiększają ich zdolność do zwalczania bakterii opornych na antybiotyki na Ziemi. Odkrycie to stanowi nowy sposób na opracowanie skuteczniejszych metod leczenia infekcji, które są coraz bardziej oporne na tradycyjne leki.
Ewolucyjny wyścig zbrojeń na orbicie
Przez dziesięciolecia naukowcy obserwowali ewolucyjny „wyścig zbrojeń” pomiędzy bakterią Escherichia coli a jej wirusowym drapieżnikiem, bakteriofagiem T7. Ta ciągła walka była szeroko badana w laboratoriach naziemnych, ale nigdy w wyjątkowych warunkach lotu kosmicznego. W 2020 roku naukowcy z Uniwersytetu Wisconsin-Madison i Rhodium Scientific Inc. przeprowadzili kontrolowany eksperyment na pokładzie ISS, wysyłając oba organizmy na orbitę w celu obserwacji ich adaptacji.
Eksperyment był lustrzanym odbiciem identycznych badań prowadzonych na Ziemi, pozwalającym na bezpośrednie porównanie trajektorii ewolucji. Wyniki pokazały, że brak grawitacji zasadniczo zmienia interakcję między fagami i bakteriami. W mikrograwitacji tempo infekcji spada, a oba organizmy ewoluują inaczej w porównaniu do swoich ziemskich odpowiedników.
Kluczowe adaptacje w kosmosie
Bakterie inkubowane w przestrzeni kosmicznej wykazały mutacje głównie w genach związanych z reakcją na stres i regulacją składników odżywczych. Ich białka powierzchniowe również uległy zmianom, co wskazuje na adaptację do unikalnych naprężeń środowiska kosmicznego. Z kolei fagi wyewoluowały przeciwmutacje, aby zachować zdolność do infekowania bakterii.
Co najważniejsze, zespół zidentyfikował specyficzne mutacje fagów wywołane przestrzenią kosmiczną, które wykazały znacznie zwiększoną skuteczność przeciwko opornym na antybiotyki szczepom E. coli, odpowiedzialną za zakażenia dróg moczowych (UTI). Ponad 90% bakterii powodujących ZUM jest obecnie opornych na antybiotyki, co czyni terapię fagową realną alternatywą.
Od laboratorium kosmicznego do rozwiązań naziemnych
Analizując te adaptacje kosmiczne, naukowcom udało się skonstruować fagi o doskonałej aktywności wobec patogenów lekoopornych występujących na Ziemi. Oznacza to, że surowe środowisko kosmiczne może zapewnić unikalny ewolucyjny „szybwar”, który przyspieszy rozwój nowych strategii przeciwdrobnoustrojowych.
„Kosmos oferuje naturalne laboratorium do badania ewolucji drobnoustrojów w sposób, który po prostu nie jest możliwy na Ziemi” – twierdzą naukowcy. „Adaptacje, które zaobserwowaliśmy, mogą prowadzić do nowej generacji terapii fagowych”.
Odkrycia te podkreślają potencjał eksploracji kosmosu w zakresie rozwiązywania ostrych problemów zdrowotnych na Ziemi. Ponieważ oporność na antybiotyki stale rośnie, zrozumienie ewolucji drobnoustrojów w ekstremalnych warunkach może mieć kluczowe znaczenie, jeśli chcemy wyprzedzić konkurencję.
