Вирусы осваивают космические методы борьбы с бактериями

Американские микробиологи установили, что условия невесомости на Международной космической станции приводят к тому, что вирусы-бактериофаги начинают вырабатывать более прочную фиксацию. Для обеспечения выживания в среде, где контакты с потенциальными жертвами редки и непредсказуемы, вирусы подверглись мутациям, благодаря которым они способны моментально прикрепляться к бактериям. На основе этих генетических изменений исследователи создали новые штаммы, демонстрирующие эффективность в уничтожении земных бактерий, устойчивых к антибиотикам.

Бактериофаги – это вирусы, нацеленные на уничтожение бактерий. Их рассматривают как многообещающую замену антибиотикам, однако бактерии способны быстро выработать защиту от них. Исследователи полагают, что в условиях космоса, где отсутствует гравитация и конвекция (перемешивание слоев жидкости), меняются механизмы взаимодействия между хищником и жертвой. В подобных экстремальных условиях эволюция может привести к результатам, которые на Земле маловероятны или невозможны.

Читать также:  Матери-орангутаны уступают еду, чтобы их дети могли играть с другими малышами

Авторы исследования, опубликованного в журнале PLOS Biology, на Международную космическую станцию доставили пробирки с кишечной палочкой E. coli и бактериофагом T7. Но это был не обычный вирус, а специально подготовленная «библиотека»: смесь из 1660 вариантов фага, у каждого из которых была изменена одна аминокислота в структуре «хвоста» — белка, отвечающего за захват жертвы.

Первоначальное распространение инфекции в космосе происходило достаточно медленными темпами. В условиях отсутствия гравитации вирусы не имели возможности оседать на бактерии, и для их обнаружения требовалось случайное движение, что отсрочило начало эпидемии в пробирке на несколько часов.

Со временем вирусы претерпели адаптацию. В условиях космического пространства бактерии модифицировали структуру своей клеточной стенки в целях защиты, однако фаги отреагировали на это изменениями в генах, кодирующих белки, необходимые для их присоединения.

Читать также:  Самки гаичек изменили партнерам с более умными самцами

На орбите образцы находились в течение 23 дней. После доставки на Землю, ученые изучили их ДНК и определили наиболее эффективные мутации, благодаря которым вирусы способны выживать и размножаться в условиях невесомости.

Для дальнейших исследований ученые отобрали тринадцать наиболее эффективных космических мутаций и провели их искусственное слияние, получив новые штаммы бактериофагов. Эти модифицированные вирусы включали сразу пять-шесть генетических изменений и были испытаны на образцах кишечной палочки, вызывающей инфекции мочевыводящих путей и обладающей устойчивостью к естественным вирусам.

Синтезированные фаги, образованные из космических мутаций, продемонстрировали способность проникать сквозь защиту устойчивых бактерий и ликвидировать их. К примеру, фаги, полученные из мутаций, возникших в ходе земного контрольного эксперимента, оказались неспособны выполнить такую задачу. Космический отбор позволил вирусу выявить слабые места в бактериальной защите, которые обычно остаются незамеченными.

Читать также:  Обезьяний мозг формирует пространственную карту, чтобы фильтровать визуальные отвлекающие факторы.

Полученные данные указывают на то, что Международная космическая станция способна выполнять не только функции научной лаборатории для проведения фундаментальных исследований, но и выступать в роли платформы для развития биотехнологий. Уникальные условия, существующие в космическом пространстве, открывают возможности для управления эволюцией вирусов с целью разработки инновационных медикаментов, эффективных против инфекций, к которым выработалась устойчивость.