Даже в условиях почти полной невесомости бактериофаги — вирусы, заражающие бактерии — сохраняют способность инфицировать свои клетки-хозяева. К такому выводу пришли учёные, изучившие взаимодействие вируса T7 и бактерии Escherichia coli на борту МКС.
Бактериофаги и бактерии на Земле находятся в постоянной эволюционной гонке: бактерии вырабатывают защиту, а вирусы — способы её обойти. Эти процессы хорошо изучены в обычных условиях, однако микрогравитация меняет и физиологию бактерий, и физику столкновений между вирусами и клетками. До сих пор было мало данных о том, как именно это влияет на динамику инфекции.
Авторы работы сравнили две идентичные системы: культуры E. coli, заражённые фагом T7. Одни образцы инкубировали на Земле, другие — на борту МКС, в условиях микрогравитации. Анализ показал, что в космосе заражение происходит не сразу: сначала наблюдалась задержка, но затем фаг T7 успешно инфицировал бактерии.
При этом полногеномное секвенирование выявило существенные различия в накопленных мутациях. Генетические изменения у бактерий и вирусов, развивавшихся в микрогравитации, заметно отличались от тех, что возникали в земных образцах. Это указывает на разные эволюционные траектории при одинаковых исходных условиях.
Фаги на МКС постепенно накапливали мутации, которые могли усиливать их способность заражать бактерии или связываться с рецепторами на поверхности клеток. Одновременно космические штаммы E. coli приобретали мутации, потенциально повышающие устойчивость к фагам и улучшающие выживание в условиях почти полной невесомости.
Чтобы подробнее разобраться в механизмах этих изменений, учёные применили метод глубинного мутационного сканирования — подход, позволяющий систематически оценивать влияние множества мутаций. Анализ был сосредоточен на белке связывания рецептора фага T7, который играет ключевую роль в начале инфекции. Он показал дополнительные выраженные различия между вариантами, сформировавшимися в микрогравитации и на Земле.
Дополнительные эксперименты, проведённые уже в земных условиях, связали эти «космические» изменения белка с повышенной активностью фага против штаммов E. coli, вызывающих инфекции мочевыводящих путей у человека. Такие штаммы обычно устойчивы к заражению фагом T7.
В целом работа показывает, что эксперименты с бактериофагами на борту МКС могут раскрывать новые закономерности микробной адаптации. По словам авторов, микрогравитация не просто замедляет инфекцию, а направляет эволюцию бактерий и вирусов по иному пути. Понимание этих изменений уже позволило создать фаги с заметно более высокой активностью против лекарственно устойчивых бактериальных патогенов на Земле — результат, важный как для будущих космических миссий, так и для развития альтернативных подходов к лечению инфекций.