Viry, včetně těch, které infikují bakterie, se ve stavu beztíže vesmíru chovají odlišně, což potenciálně urychluje evoluci a otevírá nové strategie pro boj s infekcemi odolnými vůči antibiotikům na Zemi. Výzkumníci z University of Wisconsin-Madison nedávno zveřejnili výsledky v PLOS Biology, které prokazují, že mikrogravitace mění interakci mezi viry (bakteriofágy) a bakteriemi, zpomaluje infekci a podporuje jedinečné genetické změny. Tato studie není pouze teoretická; má praktické důsledky jak pro cestování vesmírem, tak pro pozemskou medicínu.
Jedinečné výzvy mikrobiálního života ve vesmíru
Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) funguje jako uzavřený ekosystém, kde se chování mikroorganismů může výrazně lišit od chování na Zemi. Studium těchto rozdílů je zásadní, protože dlouhodobé vesmírné mise vystaví astronauty vyvíjejícím se patogenům. Výzkum se zaměřil na bakteriofágy – viry, které specificky infikují bakterie – a jejich hostitele, Escherichia coli (E. coli), za kontrolovaných podmínek jak na ISS, tak na Zemi.
Experiment provedený s použitím uzavřených vzorků na palubě kosmické lodi Cygnus odhalil klíčový rozdíl: mikrogravitace zpomaluje počáteční rychlost infekce. Není to jen zpoždění; prostředí mění způsob interakce fágů a bakterií na základní úrovni. Vědci naznačují, že nedostatek míchání tekutin v nulové gravitaci snižuje počet kontaktů mezi virem a jeho hostitelem, zatímco stres způsobený mikrogravitací může změnit bakteriální obranu.
Evoluce pod tlakem: Mikrogravitace stimuluje jedinečné mutace
Po 23 dnech na oběžné dráze byly v genomech virů pozorovány mutace, které nebyly nalezeny při pokusech na Zemi. Tyto mutace specificky ovlivnily geny související s fágovou strukturou a interakcí hostitele, což naznačuje, že mikrogravitace vybírá různé evoluční dráhy. To je důležité, protože „vítězné“ mutace ve vesmíru byly dramaticky odlišné od těch pozorovaných na Zemi**.
Aby otestoval, zda fágy vyvinuté ve vesmíru mohou překonat rezistenci na antibiotika, tým je vystavil kmenům uropatogenních E. coli, o nichž je známo, že jsou odolné vůči lékům. Výsledky byly ohromující: fágy přizpůsobené mikrogravitaci účinně zabíjely rezistentní bakterie. To naznačuje, že evoluce ve vesmíru může poskytnout nové terapeutické nástroje.
Důsledky pro pozemskou medicínu
Nálezy se neomezují pouze na lety do vesmíru. Vědci použili techniku hlubokého mutačního skenování a identifikovali více než 1600 genetických variant v genomu fága. Nejúspěšnější mutace v mikrogravitaci pak byly zavedeny do fágů a testovány proti rezistentním bakteriím, což se ukázalo jako účinné. To ukazuje potenciální cestu pro vývoj nových fágových terapií v boji proti antibiotické rezistenci, rostoucí globální zdravotní krizi.
“Ve studii jsme zjistili, že fágové mutanty obohacené mikrogravitací mohou léčit a zabíjet uropatické bakterie. Takže to naznačuje, že na podmínkách mikrogravitace je něco, co je činí relevantními pro léčbu patogenů na Zemi.” – Dr. Srivatsan Raman, University of Wisconsin-Madison
Budoucnost vesmírné biologie
Přestože je to slibné, je zapotřebí dalšího výzkumu. Provádění experimentů ve vesmíru představuje logistické problémy, které vyžadují přísné dodržování protokolů NASA a omezené velikosti vzorků. Vědci také zdůrazňují potřebu studovat, jak se lidské mikrobiomy přizpůsobují dlouhodobým letům do vesmíru, protože tyto změny mohou představovat neznámá rizika.
Studie zdůrazňuje, že mikroby ve vesmíru nejsou statické; vyvíjejí se rychle a nečekaně. Stejné selektivní tlaky, které řídí adaptaci na oběžné dráze, by mohly potenciálně zhoršit rezistenci vůči lékům nebo zvýšit virulenci na Zemi. Nepřetržité sledování vývoje mikroorganismů ve vesmíru je proto zásadní. Jedinečné prostředí mikrogravitace nakonec nabízí cennou, i když komplexní platformu pro pochopení dynamiky virové evoluce a vývoj nových nástrojů pro boj s infekčními chorobami.
