Wirusy w kosmosie stają się bardziej waleczne
Bakterie oraz atakujące je wirusy toczą ze sobą nieustanną walkę. Ich śmiertelne starcia zmuszają obie te kategorie mikroorganizmów do wykształcania nowych cech pozwalających sprostać wyzwaniom każdego środowiska, w którym przyszło im żyć – od ludzkiego przewodu pokarmowego po kominy hydrotermalne na dnie morskim, a nawet surowe warunki panujące w przestrzeni kosmicznej.
Aby sprawdzić wpływ warunków mikrograwitacji na niektóre mikroorganizmy, naukowcy wysłali wirusy zakażające bakterie, zwane bakteriofagami, na Międzynarodową Stację Kosmiczną i odkryli, że przystosowały się one w sposób, który sprawił, że stały się jeszcze efektywniejsze.
W eksperymencie, opisanym szczegółowo w czasopiśmie „PLOS Biology”, zespół inkubował próbki powszechnie występującego laboratoryjnego bakteriofaga T7 wraz z jego przeciwnikiem, bakterią Escherichia coli, przez różne okresy. Ten sam eksperyment przeprowadzono zarówno na Ziemi, jak i w kosmosie; wirusy hodowane w warunkach ziemskich zakażały bakterie w ciągu dwóch–czterech godzin, natomiast przełamanie obrony bakterii w kosmosie zajmowało ponad cztery godziny. Naukowcy sugerują, że zainfekowanie w warunkach orbitalnych wymagało więcej czasu, ponieważ mikrograwitacja okazała się nieznanym czynnikiem stresogennym, do którego obie kategorie mikroorganizmów musiały się adaptować.
Jednakże po przystosowaniu się do mikrograwitacji poprzez subtelne zmiany kształtu, wirusy stały się jeszcze bardziej efektywnymi zabójcami bakterii. „Prosty eksperyment z mikrograwitacją wskazuje te z mutacji, które znacznie silniej przeciwstawiają się patogenom” – mówi główny autor badania, Srivatsan Raman, inżynier chemik i biolog z University of Wisconsin–Madison.
Różnica między Ziemią a przestrzenią kosmiczną może wynikać z wydajności tworzenia się mieszaniny. „W warunkach normalnej grawitacji ruch płynów nieustannie miesza środowisko, zwiększając szanse na zetknięcie się wirusów i bakterii – wyjaśnia Ester Lázaro, astrobiolożka, która nie brała udziału w opisanych badaniach. – W warunkach mikrograwitacji to naturalne mieszanie się jest drastycznie ograniczone lub w ogóle do niego nie dochodzi”. Aby nadrobić ów brak mieszania się, wirusy hodowane w warunkach słabej grawitacji uległy zmianom na poziomie genetycznym. Bakteriofagi nabyły mutacji nieznacznie zmieniających kształt i strukturę ich błon zewnętrznych, co pomagało im na przykład przyczepiać się do atakowanych bakterii.
Po powrocie na Ziemię wirusy umieszczono razem z innym szczepem E. coli, który jest odpowiedzialny za szczególnie uporczywe infekcje dróg moczowych i często wykazuję wysoką oporność na bakteriofagi. Okazało się, że wyewoluowane wirusy były w stanie zabić tę bakterię, co według Ramana jest „naprawdę wysoce obiecujące”. Skoro ekspozycja tych atakujących bakterie wirusów na nowe stresogenne czynniki środowiskowe zwiększa moc ich działania, naukowcy mogą być w stanie stworzyć wersje wystarczająco skuteczne, aby wspomóc organizm w walce z bakteriami lekoopornymi.
„T7 to jeden z naszych ikonicznych organizmów modelowych, zatem o tym bakteriofagu wiedzieliśmy już naprawdę bardzo dużo – mówi Evelien Adriaenssens, badaczka z Quadram Institute w Anglii, która nie brała udziału w tych badaniach. – Wspaniale było zobaczyć, że wystarczyła zmiana środowiska, aby zdobyć zupełnie nową wiedzę”.