Даже в условиях глубокой невесомости бактериофаги — вирусы, специализирующиеся на поражении бактерий, — сохраняют свою патогенную активность. К такому выводу пришла группа исследователей, проанализировав взаимодействие вируса T7 и кишечной палочки (Escherichia coli) в специфической среде Международной космической станции.
На Земле между микроорганизмами и вирусами идет непрерывная «гонка вооружений»: бактерии совершенствуют защитные барьеры, а фаги находят способы их преодоления. Если в земных лабораториях эти механизмы изучены досконально, то микрогравитация вносит свои коррективы, трансформируя как физиологию клеток, так и физические аспекты их столкновения с вирионами. До недавнего времени данных о том, как именно космические условия влияют на динамику инфекционного процесса, было недостаточно.
В ходе работы ученые сравнили две идентичные модели: популяции E. coli, инфицированные фагом T7. Одна группа образцов развивалась в наземной лаборатории, другая — в условиях орбитального полета. Наблюдения показали, что в космосе процесс заражения стартует с характерной задержкой, после которой вирус успешно адаптируется и начинает эффективно колонизировать бактериальные клетки.
Полногеномное секвенирование выявило фундаментальные расхождения в накопленных генетических изменениях. Мутации, зафиксированные у микроорганизмов в условиях микрогравитации, существенно отличались от тех, что возникли в контрольных земных образцах. Это подтверждает, что даже при одинаковых исходных параметрах внешняя среда направляет эволюционный процесс по уникальным траекториям.
Находясь на борту МКС, фаги постепенно аккумулировали мутации, оптимизирующие их способность связываться с клеточными рецепторами. Параллельно с этим космические штаммы E. coli вырабатывали защитные механизмы, потенциально повышающие их устойчивость к вирусному воздействию и общую выживаемость в условиях почти полной невесомости.
Для детального изучения природы этих трансформаций ученые применили метод глубокого мутационного сканирования, позволяющий системно оценить эффект множества генетических вариаций. Основное внимание было уделено анализу рецептор-связывающего белка фага T7, играющего ключевую роль в инициации инфекции. Исследование подтвердило наличие глубоких структурных различий между вариантами, сформировавшимися на Земле и на орбите.
Последующие эксперименты, проведенные уже в земных условиях, связали эти «внеземные» модификации белка с повышенной агрессивностью фага в отношении штаммов кишечной палочки, вызывающих урологические инфекции у людей. Стоит отметить, что данные патогены обычно обладают высокой резистентностью к стандартному вирусу T7.
Результаты работы демонстрируют, что орбитальные исследования открывают новые горизонты в понимании механизмов микробной адаптации. По словам авторов, микрогравитация не просто замедляет биологические процессы, а выступает катализатором иного эволюционного пути. Понимание этих закономерностей уже позволило создать модифицированные фаги с повышенной эффективностью против мультирезистентных бактерий на Земле — достижение, критически важное как для будущих космических миссий, так и для развития альтернативных методов терапии инфекционных заболеваний.
Источник: iXBT
