Новое исследование, проведенное на Международной космической станции (МКС), показывает, что уникальные условия микрогравитации значительно изменяют динамику между бактериофагами – вирусами, заражающими бактерии, – и их бактериальными хозяевами. Исследование, возглавленное учеными из Университета Висконсин-Мэдисон и Rhodium Scientific Inc., демонстрирует, как отсутствие веса влияет на скорость заражения, генетическую адаптацию и даже потенциал для улучшения наземных биотехнологий.
Замедленное Заражение, Ускоренная Эволюция
Эксперименты с бактериофагом T7 и бактерией Escherichia coli показали отчетливое замедление заражения в условиях микрогравитации. В то время как фаги T7 обычно заражают и уничтожают E. coli в течение 30 минут на Земле, в первые часы в космосе наблюдаемого вирусного роста не было. Однако через 23 дня бактериофаги успешно размножились, сократив популяции бактерий. Это указывает на то, что микрогравитация не предотвращает заражение, а скорее замедляет его на начальном этапе.
Задержка, вероятно, вызвана снижением конвекции жидкости в отсутствие гравитации, что затрудняет физический контакт между вирусными частицами и бактериальными клетками. Это нарушение нормального смешивания влияет на ранние стадии заражения, давая бактериям временное преимущество.
Генетические Мутации Раскрывают Адаптационное Давление
Чтобы понять долгосрочные последствия, исследователи секвенировали геномы как бактериофагов, так и бактерий после продолжительной инкубации в микрогравитации. Результаты показали обилие новых мутаций в обоих организмах, что подтверждает их адаптацию к космической среде. Важно отметить, что закономерности этих мутаций отличались от наблюдаемых при земной гравитации, что говорит о наличии уникальных факторов отбора в космосе.
Исследование было сосредоточено конкретно на белке, связывающемся с рецептором бактериофага – важнейшем компоненте, определяющем, насколько эффективно вирус распознает и заражает своего хозяина. Глубокое сканирование мутаций выявило значительные различия в эволюции этого белка между экспериментами в микрогравитации и на Земле.
Адаптации, Вызванные Космосом, Улучшают Наземные Применения
Пожалуй, самым удивительным открытием стало то, что варианты бактериофагов, эволюционировавшие в микрогравитации, продемонстрировали повышенную эффективность против устойчивых к лекарствам штаммов E. coli на Земле. Это говорит о том, что селективное давление космоса может генерировать вирусные адаптации с ценными наземными применениями, потенциально открывая новые пути для фаговой терапии и биотехнологий.
«Изучение активности фагов в неземных условиях выявляет новые генетические детерминанты пригодности и открывает новые возможности для разработки фагов для наземного использования».
Успех этого исследования закладывает основу для будущих исследований на МКС. Изучая эволюцию вирусов и бактерий в экстремальных условиях, ученые могут обнаружить новые способы борьбы с устойчивостью к антибиотикам, разработать передовые диагностические инструменты и использовать силу фагов для широкого спектра биотехнологических целей.
Это исследование подтверждает ценность космических исследований не только для понимания фундаментальных биологических процессов, но и для создания практических решений для актуальных наземных проблем.
P. Huss et al. 2026. Microgravity reshapes bacteriophage-host coevolution aboard the International Space Station. PLoS Biol 24 (1): e3003568; doi: 10.1371/journal.pbio.3003568
