Эволюция бактерий и вирусов в невесомости отличается от земной - исследование
Космос фундаментально меняет то, как взаимодействуют фаги и бактерии: инфекция замедляется, а обе стороны эволюционируют по другой траектории, чем на Земле
МОСКВА, 15 января. /Новости науки/. Американские ученые впервые проследили на борту Международной космической станции совместную эволюцию бактерий Escherichia coli и заражающих их вирусов-бактериофагов T7 и обнаружили, что в микрогравитации их «гонка вооружений» идет по иному сценарию, чем в наземных условиях. Результаты работы опубликованы в журнале PLOS Biology.
«Космос фундаментально меняет то, как взаимодействуют фаги и бактерии: инфекция замедляется, а обе стороны эволюционируют по другой траектории, чем на Земле», — отмечают авторы исследования.
Экспериментальная система была доставлена на МКС на корабле Northrop Grumman NG-13 Cygnus: на Земле исследователи подготовили запаянные криовиалы с культурами E. coli и фага T7, заморозили их и отправили на станцию, где экипаж размораживал и инкубировал образцы при 37°C в течение 1, 2, 4 часов и 23 дней, после чего пробы вновь замораживались для доставки на Землю и последующего секвенирования геномов.
Сопоставление «космических» и наземных контрольных серий показало, что в микрогравитации активность фага на ранних сроках была заметно ниже: в первые часы не фиксировалось типичного для Земли быстрого роста титра фага, однако на длительном интервале заражение оставалось успешным. Параллельно полногеномный анализ выявил выраженные различия в наборе мутаций, которые накапливали как вирусы, так и бактерии в невесомости и при обычной гравитации.
Отдельный интерес представили изменения в белках, отвечающих за «стыковку» фага с клеткой-хозяином: высокопроизводительный анализ вариантов домена связывания (deep mutational scanning) указал на иное «мутационное поле» в микрогравитации. На основе вариантов, отобранных в космических условиях, команда сформировала комбинации мутаций, и такие варианты T7, как сообщается, смогли эффективнее заражать некоторые уропатогенные штаммы E. coli, включая линии, менее восприимчивые к «дикому» T7 в стандартных условиях.
Авторы подчеркивают, что работа не только важна для оценки микробиологических рисков в замкнутых системах длительных космических миссий, но и может иметь прикладное значение на Земле — как источник идей для разработки и «настройки» бактериофагов против лекарственно-устойчивых патогенов. Вместе с тем в статье отмечается, что часть эффектов (в частности, резкое падение жизнеспособности бактерий в первые часы) требует дальнейшей проверки и разделения вкладов микрогравитации и факторов подготовки образцов.
«Космос фундаментально меняет то, как взаимодействуют фаги и бактерии: инфекция замедляется, а обе стороны эволюционируют по другой траектории, чем на Земле», — отмечают авторы исследования.
Экспериментальная система была доставлена на МКС на корабле Northrop Grumman NG-13 Cygnus: на Земле исследователи подготовили запаянные криовиалы с культурами E. coli и фага T7, заморозили их и отправили на станцию, где экипаж размораживал и инкубировал образцы при 37°C в течение 1, 2, 4 часов и 23 дней, после чего пробы вновь замораживались для доставки на Землю и последующего секвенирования геномов.
Сопоставление «космических» и наземных контрольных серий показало, что в микрогравитации активность фага на ранних сроках была заметно ниже: в первые часы не фиксировалось типичного для Земли быстрого роста титра фага, однако на длительном интервале заражение оставалось успешным. Параллельно полногеномный анализ выявил выраженные различия в наборе мутаций, которые накапливали как вирусы, так и бактерии в невесомости и при обычной гравитации.
Отдельный интерес представили изменения в белках, отвечающих за «стыковку» фага с клеткой-хозяином: высокопроизводительный анализ вариантов домена связывания (deep mutational scanning) указал на иное «мутационное поле» в микрогравитации. На основе вариантов, отобранных в космических условиях, команда сформировала комбинации мутаций, и такие варианты T7, как сообщается, смогли эффективнее заражать некоторые уропатогенные штаммы E. coli, включая линии, менее восприимчивые к «дикому» T7 в стандартных условиях.
Авторы подчеркивают, что работа не только важна для оценки микробиологических рисков в замкнутых системах длительных космических миссий, но и может иметь прикладное значение на Земле — как источник идей для разработки и «настройки» бактериофагов против лекарственно-устойчивых патогенов. Вместе с тем в статье отмечается, что часть эффектов (в частности, резкое падение жизнеспособности бактерий в первые часы) требует дальнейшей проверки и разделения вкладов микрогравитации и факторов подготовки образцов.
