Фаги и бактерии накапливают уникальные мутации на борту МКС
Новое исследование показало, что вирусы, заражающие бактерии на Земле, сохраняют способность инфицировать своих хозяев E. coli в условиях микрогравитации на борту Международной космической станции (МКС). Однако динамика взаимодействия вирусов и бактерий отличается от земной. Результаты опубликованы в открытом журнале PLOS Biology.
Взаимодействие фагов — вирусов, заражающих бактерии — и их хозяев играет ключевую роль в микробных экосистемах. Часто описываемые как эволюционная «гонка вооружений», бактерии могут вырабатывать защиту от фагов, а фаги — находить новые способы её обойти.
Хотя эти взаимодействия хорошо изучены на Земле, условия микрогравитации изменяют физиологию бактерий и физику столкновений вирусов с клетками, нарушая типичные процессы.
Как микрогравитация меняет динамику «фаг–бактерия»
Чтобы выяснить, как именно динамика отличается в космосе, учёные сравнили две группы образцов E. coli, заражённых фагом T7: одна инкубировалась на Земле, другая — на борту МКС.
Анализ космических образцов показал, что после начальной задержки фаг T7 успешно заразил E. coli. Однако полногеномное секвенирование выявило заметные различия в генетических мутациях как у бактерий, так и у вирусов между земными и космическими образцами.
Фаги на МКС постепенно накапливали специфические мутации, которые могли повышать их инфекционность или способность связываться с рецепторами на бактериальных клетках. В то же время космические E. coli накапливали мутации, потенциально защищающие от фагов и повышающие выживаемость в условиях невесомости.
Генетические изменения и потенциальное применение
Исследователи применили метод глубокого мутационного сканирования для детального изучения изменений в рецептор-связывающем белке фага T7, играющем ключевую роль в заражении. Это выявило дальнейшие значимые различия между условиями микрогравитации и Земли.
Дополнительные эксперименты на Земле связали эти космические изменения в рецептор-связывающем белке с повышенной активностью против штаммов E. coli, вызывающих инфекции мочевыводящих путей у людей и в норме устойчивых к T7.
В целом, исследование подчёркивает потенциал изучения фагов на МКС для получения новых данных о микробной адаптации, что может иметь значение как для освоения космоса, так и для здоровья человека.
Авторы добавляют: «Космос фундаментально меняет взаимодействие фагов и бактерий: заражение замедляется, и оба организма эволюционируют по иной траектории, чем на Земле. Изучив эти космические адаптации, мы получили новые биологические данные, которые позволили нам сконструировать фаги с гораздо более высокой активностью против устойчивых к лекарствам патогенов уже на Земле».