Исследователи обнаружили, что микробы, подвергшиеся воздействию микрогравитации на Международной космической станции (МКС), претерпевают значительные мутации, некоторые из которых усиливают их способность бороться с устойчивыми к антибиотикам бактериями на Земле. Это открытие представляет собой новый путь для разработки более эффективных методов лечения инфекций, которые становятся все более нечувствительными к традиционным препаратам.
Эволюционная Гонка Вооружений на Орбите
На протяжении десятилетий ученые наблюдали эволюционную «гонку вооружений» между бактериями Escherichia coli и их вирусным хищником, бактериофагом Т7. Эта непрекращающаяся борьба широко изучалась в наземных лабораториях, но никогда в уникальных условиях космического полета. В 2020 году исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон и Rhodium Scientific Inc. запустили контролируемый эксперимент на борту МКС, отправив оба организма на орбиту для наблюдения за их адаптацией.
Эксперимент был зеркальным отражением идентичных исследований, проводимых на Земле, что позволило провести прямое сравнение эволюционных траекторий. Результаты показали, что отсутствие гравитации фундаментально меняет взаимодействие фагов и бактерий. В условиях микрогравитации скорость заражения замедляется, и оба организма эволюционируют по-разному по сравнению со своими земными аналогами.
Ключевые Адаптации в Космосе
Бактерии, инкубированные в космосе, продемонстрировали мутации в основном в генах, связанных с реакцией на стресс и регуляцией питательных веществ. Их поверхностные белки также претерпели изменения, что свидетельствует об адаптации к уникальным стрессам космической среды. В свою очередь, фаги эволюционировали встречные мутации, чтобы сохранить свою способность заражать бактерии.
Ключевым моментом стало то, что команда выявила конкретные мутации фагов, вызванные воздействием космоса, которые продемонстрировали заметно повышенную эффективность против устойчивых к антибиотикам штаммов E. coli, ответственных за инфекции мочевыводящих путей (ИМП). Более 90% бактерий, вызывающих ИМП, теперь устойчивы к антибиотикам, что делает фаготерапию жизнеспособной альтернативой.
От Космической Лаборатории к Земным Решениям
Анализируя эти космические адаптации, исследователи смогли сконструировать фаги с превосходной активностью против устойчивых к лекарствам патогенов, вернувшись на Землю. Это означает, что суровые условия космоса могут обеспечить уникальный эволюционный «скоровар» для ускорения разработки новых противомикробных стратегий.
«Космос предлагает естественную лабораторию для изучения микробной эволюции способами, которые просто невозможны на Земле», — утверждают исследователи. «Адаптации, которые мы наблюдали, могут привести к следующему поколению фаговых терапий».
Эти выводы подчеркивают потенциал космических исследований для решения острых наземных проблем со здоровьем. Поскольку антибиотикорезистентность продолжает расти, понимание того, как микробы эволюционируют в экстремальных условиях, может иметь решающее значение для того, чтобы оставаться на шаг впереди.
