Conform TechSpot, un experiment controlat de infecție la bordul Stației Spațiale Internaționale arată că în spațiu, chiar și viața microscopică este guvernată de reguli fizice diferite. Înțelegerea modului în care microbii se adaptează în acest mediu ar putea oferi oamenilor de știință un nou cadru pentru ingineria biotehnologiei.
Departe de atracția gravitațională a Pământului, o simplă infecție virală a urmat o nouă direcție evolutivă. Un studiu realizat la bordul ISS a descoperit că atunci când bacteriile și prădătorii lor virali, cunoscuți sub numele de fagi, interacționează în microgravitație, ambele organisme evoluează în moduri noi, care nu se văd pe Pământ.
Rezultatele, publicate în PLOS Biology, provin de la cercetători de la Universitatea din Wisconsin – Madison, care au examinat relația dintre E. coli și fagul său infecțios, T7. Mostre identice au fost cultivate atât pe Pământ, cât și în orbită, pentru a observa cum absența gravitației a influențat ciclurile de infecție, ratele de mutație și strategiile de supraviețuire.
Pe Pământ, fluidele care conțin microbi sunt agitate constant de convecție – regiunile calde se ridică, regiunile mai reci se scufundă, iar moleculele mai grele se așează. Această mișcare ajută virusurile și bacteriile să se ciocnească frecvent, accelerând infecția și replicarea.
În microgravitație, însă, acele fluxuri familiare dispar. Fără amestecarea gravitațională, totul rămâne suspendat; interacțiunile depind de derivarea moleculară lentă în loc de mișcarea naturală a fluidelor.
Echipa de cercetare a descoperit că, deși fagii de la bordul ISS puteau încă să infecteze E. coli, procesul se desfășura mult mai lent. Întâlnirile mai rare au forțat atât bacteriile, cât și virusurile să se adapteze. Fagii au început să-și optimizeze abilitatea de a se atașa de celulele întâlnite, în timp ce bacteriile și-au perfecționat receptorii de suprafață pentru a rezista acelor atacuri. Bătălia încetinită, dar continuă, a remodelat peisajul genetic al ambelor organisme.
Secvențierea întregului genom a dezvăluit că mostrele de pe ISS au dezvoltat mutații unice, absente în grupul de control de pe Pământ. Fagii spațiali au acumulat modificări genetice care le-au îmbunătățit capacitatea de a se lega de receptorii bacterieni, în timp ce E. coli și-a ajustat genele implicate în acei receptori pentru a rezista atacului viral.
Cercetătorii au folosit scanarea mutațiilor profunde – o metodă de înaltă rezoluție pentru a mapa efectele a mii de mutații – pentru a urmări cum aceste schimbări au reconfigurat proteinele de legare ale receptorilor fagi.
Această reconfigurare moleculară a avut un beneficiu neașteptat. Când fagii evoluați în spațiu au fost ulterior testați pe Pământ, s-au dovedit mai eficienți împotriva tulpinilor de E. coli responsabile pentru infecțiile tractului urinar – agenți patogeni adesea rezistenți la fagii T7 standard. “A fost o descoperire întâmplătoare,” a declarat liderul studiului, Srivatsan Raman, profesor asociat de biochimie la Universitatea din Wisconsin – Madison, pentru Live Science.
Implicațiile acestui experiment se extind mult dincolo de ISS. Observând evoluția într-un mediu încetinit, cercetătorii pot izola modul în care virusurile își manipulează codul genetic în condiții constrânse. Aceste informații ar putea sta la baza unor noi strategii în dezvoltarea de terapii pe bază de fagi – virusuri personalizate care vizează bacteriile rezistente la antibiotice.
Charlie Mo, cercetător în bacteriologie tot la Wisconsin – Madison, a menționat că costul rămâne o barieră practică – lansarea experimentelor biologice sau simularea microgravitației pe Pământ este costisitoare. Dar a subliniat că beneficiul ar putea fi dublu: terapii îmbunătățite cu fagi pentru infecțiile terestre și noi măsuri de siguranță medicală pentru astronauți în misiuni extinse către Lună sau Marte.
