Раскрыты аномалии во взаимодействиях бактерий и вирусов на борту МКС
Американские ученые впервые проследили за взаимной эволюцией бактерий и вирусов-бактериофагов на борту МКС и обнаружили, что характер их взаимодействий и накопления мутаций в их геномах кардинально различается в невесомости на поверхности Земли. Результаты опытов были представлены в статье в научном журнале PLoS Biology.
"Проведенные нами опыты указывают на то, что жизнь в космосе фундаментальным образом меняют то, как взаимодействуют друг с другом бактерии и вирусы: инфекции в целом замедляются, причем обе формы земной жизни эволюционируют в невесомости совсем не так, как это происходит на Земле. Изучение "космических" бактериофагов поможет нам создать вирусы, способные уничтожать стойкие к лекарствам земные патогены", — пишут исследователи.
К такому выводу пришла группа американских микробиологов под руководством доцента Университета штата Висконсин в Мэдисоне (США) Сриватсана Рамана при проведении опытов с культурами кишечной палочки и бактериофагов Т7, которые были доставлены на МКС в феврале 2020 года кораблем Cygnus NG-13. Капсулы с этими микробами и вирусами были затем разморожены экипажем станции, после чего они культивировались на борту МКС — часть на протяжении 1-4 часов, а часть в течение трех недель перед повторной заморозкой.
Это позволило ученым изучить, как жизнь в космосе влияет на взаимодействия микробов и вирусов, а также на их совместную эволюцию. Как оказалось, невесомость вызвала несколько необычных изменений в этих жизненных процессах, которые одновременно привели к замедлению цикла размножения бактериофага, но при этом повысили эффективность его проникновения в клетки микробов за счет уникальных мутаций, улучшивших способность вируса соединяться с рецепторами на поверхности клеток.
В свою очередь, численность микробов существенным образом снизилась в первые часы жизни в невесомости даже при отсутствии вирусной угрозы, однако впоследствии популяции кишечной палочки восстановились и приобрели мутации, не характерные для культур тех же бактерий, которые выращивались Раманом и его коллегами на Земле. Эти перемены в структуре ДНК помогали бактериям выживать в условиях невесомости и при этом помогали им быстрее и точнее распознавать появление вируса внутри них.
Уникальный характер этих изменений в структуре геномов и микробов, и вирусов заставил биологов изучить действие "космических" штаммов бактериофага Т7 на культуры земной кишечной палочки. Эти опыты показали, что вирусы с МКС активно уничтожали не только обычных микробов, но и опасные для здоровья штаммы кишечной палочки, вызывающие инфекции мочевого пузыря и стойкие к действию лекарств. Это говорит в пользу продолжения опытов с бактериофагами на борту станции, подытожили ученые.
О жизни в космосе
В последние несколько десятилетий космические медики и биологи активно изучают то, как микрогравитация и невесомость влияют на работу организма человека и животных, а также на поведение и свойства микробов и других представителей земной жизни. Эти наблюдения раскрыли массу долгосрочных изменений в работе мозга, опорно-двигательной системы и других органов тела членов экипажа МКС, а также указали на формирование уникальной микрофлоры станции, не похожей на земные сообщества микробов.
