نبرد شگفتانگیز ویروسها و باکتریها در فضا
به گزارش «ساینس دیلی» (Science Daily)، وقتی دانشمندان ویروسهای آلودهکننده باکتریها را به ایستگاه فضایی بینالمللی فرستادند، این میکروبها رفتاری متفاوت از آنچه روی زمین مشاهده میشود از خود نشان دادند. در شرایط ریزگرانش، عفونتها همچنان رخ دادند؛ اما هم ویروسها و هم باکتریها در گذر زمان به شکل متفاوتی تکامل یافتند. تغییرات ژنتیکی پدید آمد که نحوه اتصال ویروسها به باکتریها و چگونگی دفاع باکتریها از خود را تغییر داد. این یافتهها میتواند به بهبود «درمانهای فاژی» (فاژتراپی) علیه عفونتهای مقاوم به دارو کمک کند.
در یک مطالعه جدید، ویروسهای زمینی آلودهکننده باکتریها همچنان توانستند در شرایط تقریبا بیوزنی «ریزگرانش» در ایستگاه فضایی بینالمللی میزبانهای «اشرشیا کُلی» (E. coli) خود را آلوده کنند؛ اما پویایی تعاملات ویروس–باکتری با آنچه روی زمین مشاهده میشود متفاوت بود. «فیل هاس» از دانشگاه «ویسکانسین–مدیسن» آمریکا و همکارانش این یافتهها را در مجلۀ دسترسی آزاد PLOS Biology منتشر کردند.
مختل شدن واکنشها با دشمن باکتریها
کنشها و واکنشها میان «فاژها» یا ویروسهایی که باکتریها را آلوده میکنند و میزبانهایشان نقشی اساسی در اکوسیستمهای میکروبی دارد. این کنشها و واکنشها اغلب بهعنوان یک «رقابت تسلیحاتی تکاملی» توصیف میشود؛ باکتریها میتوانند سازوکارهای دفاعی علیه فاژها تکامل دهند و فاژها نیز راههای جدیدی برای دور زدن این دفاعها پیدا میکنند. در حالی که این کنشها و واکنشها روی زمین به طور گسترده مطالعه شدهاند، شرایط ریزگرانش فیزیولوژی باکتریها و فیزیک برخورد ویروس و باکتری را تغییر میدهد و کنشها و واکنشهای معمول را مختل میکند.
با این حال، مطالعات اندکی به طور مشخص بررسی کردهاند که پویایی فاژ–باکتری در ریزگرانش دقیقا چگونه متفاوت است. برای پر کردن این خلأ، «هاس» و همکارانش دو مجموعه نمونه باکتری E. coli آلوده شده با فاژی به نام T7 را مقایسه کردند؛ یک مجموعه روی زمین کشت داده شد و مجموعه دیگر در ایستگاه فضایی بینالمللی.
تحلیل نمونههای ایستگاه فضایی نشان داد که پس از یک تاخیر اولیه، فاژ T7 با موفقیت E. coli را آلوده کرد. با این حال، توالییابی کل ژنوم تفاوتهای قابلتوجهی را در جهشهای ژنتیکی هم در باکتریها و هم در ویروسها بین نمونههای زمینی و نمونههای ریزگرانش آشکار کرد.
فاژهای مستقر در ایستگاه فضایی به تدریج جهشهای خاصی را انباشته کردند که میتوانست قابلیت عفونتزایی آنها یا توانایی اتصالشان به گیرندههای سلولهای باکتریایی را افزایش دهد. در همین حال، E. coliهای موجود در ایستگاه فضایی جهشهایی را انباشته کردند که میتوانست از آنها در برابر فاژها محافظت کند و شانس بقا در شرایط نزدیک به بیوزنی را افزایش دهد.
بررسی سویههای مختلف
سپس پژوهشگران از یک روش پربازده موسوم به «پویش عمیق جهشها» (Deep Mutational Scanning) استفاده کردند تا تغییرات در پروتئین اتصالی گیرنده T7 را که نقشی کلیدی در عفونت دارد با دقت بیشتری بررسی کنند. این بررسی تفاوتهای مهم بیشتری را میان شرایط ریزگرانش و شرایط زمینی آشکار کرد. آزمایشهای تکمیلی روی زمین نشان داد که این تغییرات مرتبط با ریزگرانش در پروتئین اتصالی، با افزایش فعالیت فاژ علیه سویههای E. coli ارتباط دارد. این سویهها عامل عفونتهای ادراری در انسان هستند و معمولا به T7 مقاوماند.
نظریههای جدید درباره سازگاری میکروبی
در مجموع، این پژوهش نشان میدهد که مطالعه فاژها در ایستگاه فضایی بینالمللی میتواند بینشهای جدیدی درباره سازگاری میکروبی آشکار کند که هم برای اکتشافات فضایی و هم برای سلامت انسان اهمیت بالقوه دارد.
نویسندگان میافزایند: «فضا به طور بنیادی نحوه تعامل فاژها و باکتریها را تغییر میدهد؛ عفونت کندتر میشود و هر دو جاندار در مسیری متفاوت از آنچه روی زمین رخ میدهد تکامل مییابند. با مطالعه این سازگاریهای ناشی از فضا، به بینشهای زیستی جدیدی دست یافتیم که به ما امکان داد فاژهایی با فعالیت بسیار برتر علیه عوامل بیماریزای مقاوم به دارو در زمین مهندسی کنیم».
انتهای پیام/