В замкнутом пространстве Международной космической станции (МКС) жизнь микробов приобретает совершенно иные черты, чем на поверхности Земли. Здесь, в условиях невесомости, даже такие привычные обитатели, как бактериофаги — вирусы, поражающие бактерии, — ведут себя иначе. Группа исследователей из Университета Висконсин-Мэдисон (University of Wisconsin-Madison) решила выяснить, как именно микрогравитация влияет на взаимодействие между вирусами и их бактериальными жертвами. Для этого они провели уникальный эксперимент: идентичные образцы бактерий и бактериофагов были отправлены на МКС и оставлены на Земле для сравнения. Результаты оказались не просто неожиданными — они открыли новые горизонты для медицины и биотехнологий.
Вирусы, которые на Земле уничтожают бактерии за считанные минуты, в космосе словно замедляют свой бег. Инфекция развивается медленнее, а эволюция вирусов и бактерий приобретает новые, ранее не наблюдавшиеся черты. Это не просто научное любопытство: такие изменения могут стать ключом к созданию новых методов борьбы с опасными инфекциями, которые не поддаются антибиотикам.
Эксперимент вне Земли
Чтобы исключить влияние случайных факторов, ученые подготовили абсолютно одинаковые образцы: бактерии кишечной палочки (E. coli) и бактериофаги T7 были помещены в специальные герметичные криовиалы. Одна партия отправилась на орбиту в 2020 году, другая осталась в лаборатории. Все образцы подверглись одинаковым условиям хранения, включая заморозку и разморозку, чтобы соблюсти требования NASA.
На Земле бактериофаги T7 справляются с E. coli за час. В невесомости же процесс затянулся: вирусы атаковали бактерии медленнее, а количество уничтоженных клеток оказалось ниже. Исследователи связывают это с особенностями микрогравитации — в условиях слабого перемешивания жидкостей и измененного строения бактериальных рецепторов вирусам сложнее находить и заражать свои цели.
Генетические сюрпризы
После 23 дней на орбите ученые обнаружили, что бактериофаги все же успешно заражают бактерии, но делают это иначе. Генетический анализ выявил мутации, которые возникли только в условиях микрогравитации. Особенно поразили изменения в генах, отвечающих за структуру вирусных частиц и их способность распознавать бактериальные клетки. Это говорит о том, что эволюция в космосе идет по собственным, малоизученным законам.
Бактерии тоже не остались в стороне: под давлением вирусов они начали мутировать активнее, особенно в тех участках генома, которые отвечают за строение внешней мембраны. Такие изменения могут затруднить вирусам прикрепление к клетке и повысить шансы бактерий на выживание. Получается, что на МКС разворачивается настоящая эволюционная гонка вооружений, но с иными правилами, чем на Земле.
Потенциал для медицины
Используя современные методы глубокого мутационного сканирования, ученые выявили мутации, которые в условиях микрогравитации делают бактериофаги особенно эффективными против устойчивых к антибиотикам штаммов E. coli. Это открывает путь к созданию новых терапевтических вирусов, способных бороться с инфекциями, которые сегодня считаются практически неуязвимыми.
В условиях космоса микробы приспосабливаются с поразительной скоростью. Это может повлиять не только на их устойчивость к лекарствам, но и на способность вызывать болезни. Для будущих длительных космических миссий такие знания критически важны: здоровье экипажа напрямую зависит от того, как быстро и эффективно можно будет реагировать на возможные вспышки инфекций.
Испытания и вызовы
Проведение подобных экспериментов на МКС связано с массой технических и организационных сложностей. Требования к безопасности, ограниченное пространство, необходимость строгого контроля за всеми этапами — все это делает исследования дорогими и трудоемкими. Однако полученные данные уже сейчас меняют представления о том, как можно использовать космические условия для поиска новых решений в медицине.
Возможно, именно в невесомости удастся найти те комбинации генов, которые позволят создавать вирусы-«убийцы» опасных бактерий. Но для этого потребуется еще немало экспериментов и времени. Тем не менее, сама идея использовать космос как лабораторию для эволюции микробов выглядит все более заманчиво.
RUSSPAIN напоминает, что Международная космическая станция (МКС, International Space Station) — это совместный проект США, России, Европы, Японии и Канады, функционирующий на орбите с 1998 года. На борту станции регулярно проводятся эксперименты в области биологии, медицины, физики и материаловедения. МКС считается уникальной платформой для изучения влияния микрогравитации на живые организмы и технологические процессы. За годы работы станция стала не только символом международного сотрудничества, но и важнейшей лабораторией для поиска новых решений, которые могут изменить жизнь на Земле.
