Как космические эксперименты открывают новые пути в борьбе с антибиотикорезистентными бактериями
Исследования, проведённые частично на Международной космической станции (МКС), показывают, что условия микрогравитации могут стать ключом к разработке новых методов борьбы с супербактериями, устойчивыми к современным лекарствам. Об этом сообщает информационное агентство SWNS.
Что такое микрогравитация и как она влияет на микроорганизмы
Микрогравитация — это состояние, при котором объекты и люди кажутся практически лишёнными веса, что создаёт уникальные условия для проведения научных экспериментов. Согласно NASA, в таких условиях наблюдается изменение поведения микроорганизмов, таких как бактерии и вирусы, а также развитие у них необычных генетических изменений, не встречающихся на Земле.
Исследования бактерий и вирусов в космосе
Учёные из Университета Висконсина-Мэдисон провели эксперименты, в ходе которых изучали, как бактерии и вирусы ведут себя в условиях близких к нулевой гравитации. В частности, исследователи наблюдали за поведением вирусов, поражающих бактерии — так называемых бактериофагов.
Несмотря на то, что бактериофаги сохраняли способность заражать кишечную палочку (E. coli) в космосе, процесс заражения отличался от земных условий. Взаимодействие вирусов и бактерий в условиях микрогравитации происходило по-другому, что привело к уникальным изменениям в их генетическом аппарате.
Эволюция микроорганизмов в условиях невесомости
Профессор биохимии и один из руководителей исследования, Srivatsan Raman, отметил, что микрогравитация — это не просто замедленная или иная версия земных условий, а совершенно уникальная физическая и эволюционная среда. Даже в простых системах взаимодействия бактериофагов и бактерий микрогравитация вызывала изменения в динамике инфекции и заставляла микроорганизмы развиваться по новым траекториям.
Эксперименты и их важность для медицины
Для исследования учёные сравнили два набора образцов E. coli, заражённых бактериофагом T7: один был выращен на Земле, другой — на космической станции. В результате было установлено, что после начального замедления развития вируса, бактериофаги успешно заражали бактерии и в условиях невесомости.
Генетический анализ выявил существенные различия в мутациях бактерий и вирусов. В частности, бактериофаги, выросшие в космосе, развили мутации, повышающие их способность к заражению и прикреплению к бактериальным клеткам, а бактерии — мутации, повышающие их устойчивость к инфекциям и способность выживать в условиях микрогравитации.
Неожиданные результаты и их потенциал
Результаты показали, что в условиях микрогравитации происходят мутации в участках генома бактериофагов, которые до этого оставались малоизученными и редко наблюдались в лабораторных условиях на Земле. Используя метод глубокого мутационного сканирования, учёные проследили за изменениями в белке, отвечающем за связывание вируса с бактерией, что позволило выявить новые свойства вирусов.
Интересно, что бактериофаги, сформированные в условиях микрогравитации, оказались более эффективными против земных штаммов бактерий, обычно устойчивых к T7. Это свидетельствует о том, что космические условия помогают выявлять новые комбинации мутаций, которые сложно получить в стандартных лабораторных экспериментах, но при этом они имеют важное практическое значение.
Практическое значение для борьбы с антибиотикорезистентностью
Исследование показывает, что изучение микробных адаптаций в космосе может стать важным инструментом в борьбе с растущей проблемой устойчивых к лекарствам инфекций. По словам учёных, полученные знания позволяют создавать более эффективные бактериофаги — вирусы, уничтожающие бактерии, — что особенно актуально при лечении инфекций мочевыводящих путей и других заболеваний.
Доктор Хасс подчеркнул, что эксперименты на МКС позволили открыть новые биологические механизмы, благодаря которым можно разрабатывать фаги с высокой активностью против трудноустранимых патогенов на Земле. Однако он также отметил, что проведение таких исследований сопряжено с определёнными сложностями: небольшими объёмами образцов, ограниченным оборудованием и длительными периодами хранения, включая заморозку.
Более широкий вклад космических исследований
Раман добавил, что изучение микробов в космических условиях имеет значение не только для космонавтики. Эти исследования помогают понять новые аспекты вирусных инфекций и эволюции микроорганизмов, что напрямую влияет на решение земных задач, таких как борьба с антибиотикорезистентностью и развитие фаговой терапии.
Он подчеркнул, что космос должен восприниматься не только как платформа для экспериментов, но и как источник ценных открытий. По его мнению, наиболее эффективной стратегией является выявление полезных мутаций и паттернов в космосе и их последующее изучение в земных условиях для практического применения.
Перспективы для будущих космических миссий
Учёные также отметили, что понимание того, как микроорганизмы изменяются во время длительных космических полётов, является важным аспектом подготовки к будущим миссиям. Это поможет предсказать возможные риски для здоровья астронавтов и разработать меры по контролю микробных сообществ в космической среде.
Все результаты исследований были опубликованы в авторитетном научном журнале, что подтверждает их значимость и перспективность для дальнейших разработок в области борьбы с устойчивыми бактериальными инфекциями.
Мария Гринюк
Мария — медицинский журналист, пишет простым языком о сложных вещах: от эпидемий до психического здоровья. Часто сотрудничает с врачами и научными центрами.