Nový výzkum provedený na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) ukazuje, že jedinečné podmínky mikrogravitace významně mění dynamiku mezi bakteriofágy – viry, které infikují bakterie – a jejich bakteriálními hostiteli. Studie, vedená vědci z University of Wisconsin-Madison a Rhodium Scientific Inc., ukazuje, jak nedostatek hmotnosti ovlivňuje míru infekce, genetickou adaptaci a dokonce i potenciál pro zlepšení pozemské biotechnologie.
Pomalá infekce, zrychlený vývoj
Experimenty s bakteriofágem T7 a bakterií Escherichia coli prokázaly jasné zpomalení infekce v podmínkách mikrogravitace. Zatímco T7 fágy typicky infikují a zabíjejí E. coli během 30 minut na Zemi nebyl během prvních hodin ve vesmíru pozorován žádný virový růst. Po 23 dnech se však bakteriofágy úspěšně rozmnožily, čímž se snížily bakteriální populace. To naznačuje, že mikrogravitace nebrání infekci, ale spíše ji zpomaluje zpočátku.
Zpoždění je pravděpodobně způsobeno sníženou konvekcí tekutiny v nepřítomnosti gravitace, což ztěžuje fyzický kontakt mezi virovými částicemi a bakteriálními buňkami. Toto narušení normálního míchání ovlivňuje raná stádia infekce, což dává bakteriím dočasnou výhodu.
Genetické mutace odhalují adaptivní tlak
Aby vědci porozuměli dlouhodobým účinkům, sekvenovali genomy bakteriofágů i bakterií po prodloužené inkubaci v mikrogravitaci. Výsledky ukázaly množství nových mutací v obou organismech, což potvrdilo jejich adaptaci na vesmírné prostředí. Je důležité poznamenat, že vzory těchto mutací se lišily od vzorů pozorovaných při zemské gravitaci, což naznačuje přítomnost jedinečných selekčních faktorů ve vesmíru.
Studie se zaměřila konkrétně na protein, který se váže na bakteriofágový receptor, kritickou složku, která určuje, jak efektivně virus rozpozná a infikuje svého hostitele. Skenování hlubokých mutací odhalilo významné rozdíly ve vývoji tohoto proteinu mezi experimenty v mikrogravitaci a na Zemi.
Úpravy vyvolané vesmírem zlepšují pozemské aplikace
Snad nejpřekvapivějším objevem bylo, že bakteriofágové varianty vyvinuté v mikrogravitaci vykazovaly zvýšenou účinnost proti kmenům E. coli na Zemi. To naznačuje, že selektivní tlaky vesmíru mohou vytvářet virové adaptace s cennými pozemskými aplikacemi, což potenciálně otevírá nové cesty pro fágovou terapii a biotechnologii.
“Studium fágové aktivity v mimozemském prostředí odhaluje nové genetické determinanty zdatnosti a otevírá nové příležitosti pro vývoj fágů pro pozemské použití.”
Úspěch tohoto výzkumu pokládá základy pro budoucí výzkum na ISS. Studiem evoluce virů a bakterií v extrémních podmínkách mohou vědci objevit nové způsoby boje proti antibiotické rezistenci, vyvinout pokročilé diagnostické nástroje a využít sílu fágů pro širokou škálu biotechnologických aplikací.
Tato studie potvrzuje hodnotu kosmického výzkumu nejen pro pochopení základních biologických procesů, ale také pro vytváření praktických řešení naléhavých pozemských problémů.
P. Huss a kol. 2026. Mikrogravitace přetváří koevoluci bakteriofág-hostitel na palubě Mezinárodní vesmírné stanice. PLoS Biol 24(1):e3003568; doi: 10.1371/journal.pbio.3003568
