Foto: Shutterstock

Viry a bakterie ve vesmíru

Vědci poslali bakteriofágy, viry infikující bakterie, na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS), kde se mikroby nechovaly stejně jako na Zemi. V podmínkách mikrogravitace docházelo k infekcím, ale jak viry, tak bakterie se vyvíjely odlišně v průběhu času. Genetické změny, které se objevily, změnily způsob, jakým se viry připojují k bakteriím a jak se bakterie brání. Tyto poznatky by mohly pomoci zlepšit terapie pomocí bakteriofágů proti infekcím odolným vůči lékům.

Autor původního článku: redakce

Nové poznatky z vesmíru

Ve vesmíru mohou viry stále infikovat bakterie, ale boj vypadá jinak. Mikrogravitace nutí obě strany vyvíjet se neočekávanými způsoby, což může mít potenciální přínosy pro lidské zdraví na Zemi. Ve studii, kterou vedl Phil Huss z University of Wisconsin-Madison, USA, byly bakteriofágy schopny infikovat své hostitele E. coli v podmínkách mikrogravitace na ISS, ale dynamika interakcí mezi viry a bakteriemi se lišila od těch pozorovaných na Zemi.

Studie a její výsledky

Interakce mezi bakteriofágy a jejich hostiteli hrají klíčovou roli v mikrobiálních ekosystémech. Často jsou popisovány jako evoluční „závody ve zbrojení“, kde se bakterie mohou vyvinout obrany proti bakteriofágům, zatímco bakteriofágy vyvíjejí nové způsoby, jak tyto obrany překonat. Zatímco interakce mezi viry a bakteriemi byly na Zemi rozsáhle studovány, podmínky mikrogravitace mění fyziologii bakterií a fyziku kolizí mezi viry a bakteriemi, což narušuje typické interakce.

Aby tuto mezeru vyplnili, Huss a jeho kolegové porovnali dvě sady vzorků bakterií E. coli infikovaných bakteriofágem známým jako T7 – jedna sada byla inkubována na Zemi a druhá na ISS. Analýza vzorků z vesmírné stanice ukázala, že po počátečním zpoždění bakteriofág T7 úspěšně infikoval E. coli. Celogenomové sekvenování odhalilo výrazné rozdíly v genetických mutacích jak u bakterií, tak u virů mezi vzorky ze Země a z mikrogravitace.

Genetické změny a jejich dopady

Bakteriofágy z vesmírné stanice postupně akumulovaly specifické mutace, které by mohly zvýšit jejich schopnost infikovat nebo se vázat na receptory na bakteriálních buňkách. Mezitím E. coli z vesmírné stanice akumulovala mutace, které by mohly chránit proti bakteriofágům a zvýšit šance na přežití v podmínkách mikrogravitace. Výzkumníci poté použili techniku známou jako hluboké mutační skenování k podrobnějšímu zkoumání změn v proteinu vázajícím se na receptory T7, který hraje klíčovou roli v infekci, a odhalili další významné rozdíly mezi podmínkami mikrogravitace a Země.

Další experimenty na Zemi spojily tyto změny spojené s mikrogravitací v proteinu vázajícím se na receptor s vyšší aktivitou proti kmenům E. coli, které způsobují infekce močových cest u lidí a jsou normálně odolné vůči T7. Celkově tato studie zdůrazňuje potenciál výzkumu bakteriofágů na ISS k odhalení nových poznatků o mikrobiální adaptaci, s potenciálním významem jak pro průzkum vesmíru, tak pro lidské zdraví.

Podpora výzkumu a další informace

Autoři dodávají: „Vesmír zásadně mění, jak bakteriofágy a bakterie interagují: infekce je zpomalena a oba organismy se vyvíjejí jinou trajektorií než na Zemi. Studováním těchto adaptací způsobených vesmírem jsme identifikovali nové biologické poznatky, které nám umožnily navrhnout bakteriofágy s mnohem lepší aktivitou proti patogenům odolným vůči lékům na Zemi.“

Výzkum byl podpořen Agenturou pro redukci hrozeb obrany a Nadací Anandamahidol.