Virus, termasuk virus yang menginfeksi bakteri, berperilaku berbeda di lingkungan luar angkasa yang tidak berbobot, sehingga berpotensi mempercepat evolusi dan mengungkap strategi baru untuk memerangi infeksi yang kebal antibiotik di Bumi. Para peneliti di Universitas Wisconsin-Madison baru-baru ini menerbitkan temuan di PLOS Biology yang menunjukkan bahwa gayaberat mikro mengubah interaksi antara virus (bakteriofag) dan bakteri, menunda infeksi, dan mendorong perubahan genetik yang unik. Penelitian ini tidak hanya bersifat teoretis; ini memiliki implikasi praktis untuk perjalanan luar angkasa dan pengobatan terestrial.
Tantangan Unik Kehidupan Mikroba di Luar Angkasa
Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) berfungsi sebagai ekosistem tertutup, di mana perilaku mikroba dapat sangat berbeda dengan perilaku di Bumi. Mempelajari perbedaan-perbedaan ini sangatlah penting, karena misi luar angkasa jangka panjang akan membuat astronot terpapar pada patogen yang terus berevolusi. Penelitian ini berfokus pada bakteriofag – virus yang secara spesifik menginfeksi bakteri – dan inangnya, Escherichia coli (E. coli), dalam kondisi terkendali baik di ISS maupun di Bumi.
Eksperimen tersebut, yang dilakukan menggunakan sampel yang disegel di pesawat ruang angkasa Cygnus, mengungkapkan perbedaan utama: gravitasi mikro memperlambat laju infeksi awal. Ini bukan penundaan yang mudah; lingkungan mengubah cara fag dan bakteri berinteraksi pada tingkat mendasar. Para peneliti berteori bahwa kurangnya pencampuran cairan dalam keadaan tanpa bobot mengurangi pertemuan antara virus dan inangnya, sementara stres yang disebabkan oleh gayaberat mikro dapat mengubah pertahanan bakteri.
Evolusi di Bawah Tekanan: Gayaberat Mikro Mendorong Mutasi Unik
Setelah 23 hari berada di orbit, genom virus menunjukkan mutasi yang tidak terlihat dalam eksperimen di Bumi. Mutasi ini secara khusus memengaruhi gen yang terkait dengan struktur fag dan interaksi inang, menunjukkan bahwa gayaberat mikro memilih jalur evolusi yang berbeda. Hal ini penting karena mutasi yang “menang” di luar angkasa sangat berbeda dengan mutasi di Bumi.
Untuk menguji apakah fag yang berevolusi di ruang angkasa ini dapat mengatasi resistensi antibiotik, tim memaparkan fag tersebut pada strain E. coli uropatogenik, yang dikenal karena resistensi obatnya. Hasilnya sangat mengejutkan: fag yang beradaptasi dalam gayaberat mikro secara efektif membunuh bakteri yang resisten. Hal ini menunjukkan bahwa evolusi berbasis ruang angkasa dapat menghasilkan alat terapi baru.
Implikasi terhadap Pengobatan Berbasis Bumi
Temuan ini tidak terbatas pada perjalanan luar angkasa. Para peneliti memanfaatkan teknik yang disebut pemindaian mutasi mendalam, yang mengidentifikasi lebih dari 1.600 varian genetik dalam genom fag. Mutasi paling sukses dalam gayaberat mikro kemudian direkayasa menjadi fag dan diuji terhadap bakteri yang resisten, sehingga membuktikan kemanjurannya. Hal ini menyoroti potensi pengembangan terapi fag baru untuk memerangi resistensi antibiotik – yang merupakan krisis kesehatan global yang semakin berkembang.
“Apa yang kami temukan dalam penelitian ini adalah bahwa mutan fag yang diperkaya dengan gayaberat mikro dapat mengobati bakteri uropati dan membunuh mereka. Jadi, hal ini memberi tahu kita bahwa ada sesuatu tentang kondisi gayaberat mikro yang membuatnya relevan untuk mengobati patogen di Bumi.” — Dr. Srivatsan Raman, Universitas Wisconsin-Madison
Masa Depan Biologi Luar Angkasa
Meskipun menjanjikan, penelitian lebih lanjut diperlukan. Melakukan eksperimen di luar angkasa merupakan tantangan logistik, memerlukan protokol NASA yang ketat dan ukuran sampel yang terbatas. Para peneliti juga menekankan perlunya mempelajari bagaimana mikrobioma manusia beradaptasi dengan penerbangan luar angkasa jangka panjang, karena perubahan ini dapat menimbulkan risiko yang belum diketahui.
Studi ini menggarisbawahi bahwa mikroba tidak statis di ruang angkasa; mereka berkembang dengan cepat dan dengan cara yang tidak terduga. Tekanan selektif yang sama yang mendorong adaptasi di orbit berpotensi memperburuk resistensi obat atau meningkatkan virulensi di Bumi. Oleh karena itu, pemantauan berkelanjutan terhadap evolusi mikroba di luar angkasa sangatlah penting. Pada akhirnya, lingkungan gayaberat mikro yang unik menawarkan platform yang berharga, meski rumit, untuk mengungkap dinamika evolusi virus dan mengembangkan alat baru untuk memerangi penyakit menular.
