Virusi koji inficiraju bakterije, bakteriofagi, mogu i u mikrogravitaciji zaraziti Escherichiu coli na Međunarodnoj svemirskoj postaji, ali se pritom mijenja dinamika njihova odnosa. Istraživanje Phila Hussa sa Sveučilišta Wisconsin–Madison pokazuje da je infekcija u svemiru u početku usporena te da i bakterije i virusi nakupljaju drugačiji skup mutacija nego u uzorcima inkubiranima na Zemlji.
Interakcije između bakteriofaga i njihovih domaćina temeljni su dio mikrobnih ekosustava. Taj se odnos često opisuje kao evolucijska “utrka u naoružanju”: bakterije mogu razvijati obrambene mehanizme protiv faga, dok fagi razvijaju nove načine kako te obrane nadmudriti. Iako su takve interakcije na Zemlji opsežno istraživane, mikrogravitacija mijenja fiziologiju bakterija i fiziku sudara virusa i bakterijskih stanica, pa time može poremetiti uobičajenu dinamiku infekcije.
Uzorci na Zemlji i na Međunarodnoj svemirskoj postaji
Dosada je tek mali broj istraživanja ulazio u točne mehanizme po kojima se odnos bakteriofaga i bakterija razlikuje u mikrogravitaciji. Kako bi to ispitali, Huss i suradnici usporedili su dvije skupine uzoraka E. coli zaražene bakteriofagom T7: jedna je skupina inkubirana na Zemlji, a druga na Međunarodnoj svemirskoj postaji.
Analiza uzoraka s postaje pokazala je da je, nakon početnog kašnjenja, bakteriofag T7 ipak uspješno zarazio E. coli. Međutim, sekvenciranje cijelog genoma otkrilo je izražene razlike u genetskim mutacijama i kod bakterija i kod virusa, kada se usporede uzorci iz mikrogravitacije s onima inkubiranima na Zemlji.
Mutacije koje se gomilaju u mikrogravitaciji
U uzorcima s postaje bakteriofagi su postupno nakupljali specifične mutacije koje bi mogle povećati njihovu infektivnost ili poboljšati sposobnost vezanja na receptore na bakterijskim stanicama. Istodobno je E. coli s postaje nakupljala mutacije koje bi mogle pružiti zaštitu od bakteriofaga i povećati uspješnost preživljavanja u gotovo bestežinskim uvjetima.
Istraživači su zatim detaljno analizirali promjene u receptor-veznom proteinu bakteriofaga T7, koji ima ključnu ulogu u infekciji, pri čemu su utvrđene dodatne razlike između mikrogravitacije i zemaljskih uvjeta. Naknadni pokusi na Zemlji pokazali su da su promjene u tom proteinu, povezane s mikrogravitacijom, dovele do veće aktivnosti protiv sojeva E. coli koji kod ljudi uzrokuju infekcije mokraćnog sustava i koji su inače otporni na bakteriofag T7.
Autori zaključuju da istraživanja bakteriofaga na Međunarodnoj svemirskoj postaji mogu otkriti nove obrasce mikrobne prilagodbe, s mogućom važnošću i za svemirska istraživanja i za ljudsko zdravlje. Kako navode: “Svemir temeljno mijenja način na koji bakteriofagi i bakterije međusobno djeluju: infekcija je sporija, a oba organizma evoluiraju drugačijom putanjom nego na Zemlji. Proučavanjem tih prilagodbi potaknutih svemirom, došli smo do novih bioloških uvida koji su nam omogućili da konstruiramo bakteriofage s daleko boljom aktivnošću protiv patogena otpornih na lijekove na Zemlji.”
