Microorganismele și agenții patogeni care le infectează, denumiți bacteriofagi, se află într-o cursă continuă de evoluție, în care încearcă să dezvolte strategii de protecție sau de atac, conform publicației Live Science. Pe măsură ce bacteriile și virusurile se „căpătuiesc” pentru supraviețuire, unele bacterii au evoluat pentru a se proteja mai eficient. În același timp, virusurile au dezvoltat noi metode pentru a depăși aceste mecanisme de apărare.
Totuși, această dinamică evolutivă ar putea fi influențată de o descoperire recentă bazată pe un studiu derulat la bordul Stației Spațiale Internaționale, relatează Live Science.
Micro-bătălia din Cosmos
Un nou studiu, publicat în revista PLOS Biology, explorează modul în care această confruntare are loc în mediul spațial și oferă perspective care ar putea sprijini dezvoltarea unor tratamente mai eficiente împotriva bacteriilor rezistente la antibiotice pe Terra.
În cadrul cercetării, s-a comparat populații de E. coli infectate cu un bacteriofag cunoscut ca T7. Un set de microorganisme a fost incubat la bordul Stației Spațiale Internaționale (SSI), în timp ce grupuri similare au fost cultivate pe Planeta Albă, conform informațiilor preluate din studiu.
Analiza probelor din mediul spațial a evidențiat că microgravitația a alterat în mod fundamental viteza și natura procesului de infectare cu fagii.
Deși fagii au continuat să infecteze și să distrugă bacteriile în spațiu, acest proces a fost mai lent comparativ cu cele din sursele terestre. Într-un studiu precedent, cercetătorii au formulat ipoteza că ciclurile de infectare în condiții de microgravitație sunt mai îndelungate, deoarece lichidele nu se amestecă eficient în spațiu, spre deosebire de condițiile de pe Pământ.
„Acest nou studiu confirmă ipoteza și așteptările noastre”, a declarat principalul autor, Srivatsan Raman.
Pe Terra, lichidele înconjurătoare bacteriilor și virusurilor sunt permanent în mișcare datorită gravitației. Apa caldă urcă, apa rece coboară, iar particulele mai grele se depun la fund. Acest fenomen menține mediul activ și în contact constant.
În spațiu, lipsa acestei agitații determină ca totul să plutească liber. Astfel, bacteriile și fagii nu se întâlnesc frecvent, iar fagii trebuie să se adapteze unui ritm de viață mult mai lent, devenind mai eficienți în atașarea de bacteriile din apropiere.
Virusurile evoluate în spațiu prezintă performanțe superioare
Specialiștii consideră că înțelegerea acestor forme alternative de evoluție a fagilor poate contribui la dezvoltarea unor noi terapii de combatere a infecțiilor. Aceste tratamente avansate folosesc fagii pentru distrugerea bacteriilor sau pentru a le spori vulnerabilitatea la antibioticele convenționale.
„Dacă vom descifra modul în care fagii se adaptează genetic la medii de microgravitație, vom putea aplica aceste cunoștințe în studiile asupra bacteriilor rezistente,” a menționat Nicol Caplin, fost astrobiolog în cadrul Agenției Spațiale Europene. „Aceasta reprezintă un pas esențial în optimizarea efectului antibioticelor pe Pământ.”
Secvențierea genomului complet a demonstrat că atât bacteriile, cât și fagii din mediul spațial au acumulat mutații genetice distincte, care nu au fost identificate în probele din mediul terestru.
Virusurile evoluate în spațiu au acumulat mutații specifice ce le-au îmbunătățit capacitatea de a infecta bacterii și de a se lega de receptorii bacterieni. În același timp, E. coli a dezvoltat mutații ce îi cresc nivelul de protecție împotriva atacurilor fagilor, inclusiv prin modificarea receptorilor pentru a-și asigura supraviețuirea în condiții de microgravitație.
Experții au observat că, atunci când fagii modificați au fost aduși înapoi pe Pământ și testați, schimbările din proteinele de legare a receptorilor au condus la o activitate sporita împotriva unor tulpini de E. coli asociate frecvent cu infecții ale tractului urinar. Aceste tulpini, de obicei rezistente la fagii T7, au devenit mai vulnerabile.
„A fost o descoperire neașteptată,” a afirmat Raman. „Nu anticipam ca fagii identificați pe SSI să ucidă agenți patogeni de pe Pământ.”
