Výskum uskutočnený na Medzinárodnej vesmírnej stanici (ISS) potvrdil, že mikrogravitácia zásadne mení spôsob, akým prebieha evolúcia medzi baktériami a vírusmi. Bakteriofágy typu T7, známe ako vírusy infikujúce baktérie E. coli, sa vo vesmírnom prostredí vyvíjali inak ako ich pozemské náprotivky. Výsledkom boli mutácie, ktoré výrazne zvýšili ich schopnosť ničiť aj inak odolné bakteriálne kmene.
Evolúcia pod vplyvom mikrogravitácie
V podmienkach mikrogravitácie chýba prirodzené prúdenie tekutín, ktoré na Zemi zabezpečuje gravitácia. Tento jav, nazývaný konvekcia, umožňuje neustále miešanie látok a urýchľuje kontakt medzi mikróbmi. Bez neho dochádza k výraznému spomaleniu infekčného cyklu. Interakcia medzi vírusmi, ktoré ničia baktérie a baktériami samotnými sa obmedzí na pomalý, náhodný pohyb častíc.
Tento spomalený priebeh však vytvára silný evolučný tlak. Bakteriofágy museli vyvinúť presnejšie a účinnejšie mechanizmy naviazania sa na bakteriálne bunky. Naopak, baktérie reagovali mutáciami, ktoré posilnili ich obranné schopnosti a zvýšili ich šancu na prežitie v prostredí s nulovou gravitáciou.
Genetické zmeny s nečakaným účinkom
Hĺbková analýza odhalila významné mutácie v génoch bakteriofágov zodpovedných za prichytenie sa na povrch baktérií. Mutácie sa koncentrovali najmä v častiach vírusu, ktoré zabezpečujú kontakt a prienik do hostiteľskej bunky. Baktérie z ISS vykazovali zmeny v receptoroch, ktoré slúžia ako vstupná brána, ako aj v úpravách metabolizmu, ktoré zvyšovali ich odolnosť.
Po návrate na Zem sa bakteriofágy testovali na klinicky významných kmeňoch E. coli, ktoré spôsobujú infekcie močových ciest a sú veľmi odolné. Výsledky ukázali, že vesmírne mutácie viedli k vyššej infekčnosti aj proti týmto rezistentným baktériám. Infekčné zóny boli rozsiahlejšie a likvidácia baktérií účinnejšia.
Potenciál pre vývoj nových terapií
Zistenia naznačujú, že prostredie s obmedzeným miešaním, aké poskytuje mikrogravitácia, môže slúžiť ako platforma pre urýchlenú evolúciu vírusov s cieľom získať nové liečebné vlastnosti. Tieto poznatky predstavujú významný príspevok k rozvoju alternatívnej formy liečby infekcií, najmä tých spôsobených antibiotikám odolnými baktériami.
Hoci uskutočňovanie experimentov vo vesmíre predstavuje značné finančné náklady, identifikované mutácie možno ďalej skúmať a cielene aplikovať aj v pozemských podmienkach. Simulácia mikrogravitácie v laboratóriách by mohla ponúknuť nový spôsob, ako získať účinnejšie vírusy proti konkrétnym patogénom.
Výsledky výskumu poskytujú dôležité informácie nielen pre vývoj nových liečiv, ale aj pre plánovanie dlhodobých vesmírnych misií. Zdravotná starostlivosť o astronautov na Mesiaci alebo Marse si môže vyžadovať prístup k pokročilej biologickej liečbe priamo v podmienkach mimo Zeme.
