Interakcje między bakteriofagami - wirusami infekującymi bakterie - a ich gospodarzami odgrywają kluczową rolę w mikrobiologicznych ekosystemach, także na stacji kosmicznej – podkreślają naukowcy z University of Wisconsin-Madison (USA).

W ramach „ewolucyjnego wyścigu zbrojeń”, jak naukowcy opisują to zjawisko, bakterie mogą rozwijać mechanizmy obronne przeciwko fagom, podczas gdy fagi wypracowują nowe sposoby na przełamanie tej obrony.

Choć interakcje wirus-bakteria zostały szeroko zbadane na Ziemi, warunki mikrograwitacji zmieniają fizjologię bakterii oraz oddziaływania między wirusami a bakteriami, zakłócając typowy przebieg tych interakcji – pokazało nowe badanie opisane na łamach „PLOS Biology” (https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003568).

Jego autorzy porównali dwa zestawy próbek bakterii E. coli zainfekowanych fagiem znanym jako T7 - jeden zestaw inkubowano na Ziemi, a drugi na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Analiza próbek ze stacji kosmicznej wykazała, że - po początkowym opóźnieniu - fag T7 skutecznie zainfekował bakterie. Jednak sekwencjonowanie całego genomu ujawniło wyraźne różnice w mutacjach genetycznych zarówno u bakterii, jak i u wirusów, pomiędzy próbkami ziemskimi a kosmicznymi.

Dało się zaobserwować swojego rodzaju wojnę między wirusami i bakteriami. Fagi trzymane na stacji kosmicznej stopniowo gromadziły specyficzne mutacje, które mogły zwiększyć ich zaraźliwość lub zdolność do wiązania się z receptorami na komórkach bakterii – zauważyli badacze. Z kolei bakterie ze stacji kosmicznej gromadziły mutacje, które mogły chronić je przed fagami i zwiększać ich szanse na przetrwanie w warunkach bliskich nieważkości.

Naukowcy dokładniej zbadali także zmiany w białku faga T7, które odgrywa kluczową rolę w procesie infekcji. Badanie to ujawniło kolejne znaczące różnice między warunkami mikrograwitacji a warunkami ziemskimi.

Zmiany w białku powiązano ze zwiększoną aktywnością faga przeciwko szczepom E. coli, które wywołują infekcje dróg moczowych u ludzi i zazwyczaj są oporne na faga T7.

Wyniki mogą więc mieć istotne znaczenie zarówno dla eksploracji kosmosu, jak i dla zdrowia ludzkiego.

„Kosmos zasadniczo zmienia sposób, w jaki fagi i bakterie wchodzą w interakcje: infekcja jest spowolniona, a oba organizmy ewoluują według innej trajektorii niż na Ziemi. Badając te wywołane kosmicznymi warunkami adaptacje, zdobyliśmy nową wiedzę, która pozwoliła nam zaprojektować fagi o znacznie wyższej skuteczności przeciwko lekoopornym patogenom tutaj, na Ziemi” – komentują naukowcy, cytowani w materiałach prasowych.

Marek Matacz (PAP)

mat/ bar/