Viruses that evolved on the space station and were sent back to Earth were more effective at killing bacteria
科学家们将细菌和噬菌体（即感染细菌的病毒）带上国际空间站，研究它们的进化。（图片来源：国际空间站（dima_zel/Getty Images）;大肠杆菌（Shutterstock））
细菌和感染它们的病毒——称为噬菌体——正处于一场进化军备竞赛中。但当战斗发生在微重力环境下时，这种演变的轨迹会有所不同，国际空间站 （ISS）上的一项研究显示。
当细菌和噬菌体激烈对抗时，细菌进化出更强的防御机制以生存，噬菌体则进化出新的突破防御方式。这项于 1 月 13 日发表在《PLOS Biology》期刊上的新研究详细介绍了这场太空争斗的展开，并揭示了有助于我们设计更优地球抗药性细菌药物的见解。
空间站样本分析显示，微重力从根本上改变了噬菌体感染的速度和性质。
虽然噬菌体仍能成功感染并杀死太空中的细菌，但这一过程比地球样本中耗时更长。在早期的研究中，同一研究者假设微重力下的感染周期会更缓慢，因为微重力下的液体混合度不如地球重力。
“这项新研究验证了我们的假设和预期，”主要研究作者、威斯康星大学麦迪逊分校生物化学系副教授斯里瓦特桑·拉曼说。
在地球上，细菌和病毒所存在的流体不断被重力搅动——温暖的水上升，冷水下沉，较重的颗粒沉积在底部。这样一切都会不断流动，彼此碰撞。
在太空中，没有动静;一切都像是漂浮着。因此，由于细菌和噬菌体碰撞的频率降低，噬菌体不得不适应更慢的生活节奏，并更高效地抓住经过的细菌。
专家认为，理解这种替代噬菌体进化形式有助于开发新的噬菌体疗法 。这些新兴的感染治疗方法利用噬菌体杀死细菌或使病原体对传统抗生素更易受影响。
“如果我们能弄清噬菌体在基因层面上如何适应微重力环境，就能将这些知识应用于耐药细菌实验，”前欧洲航天局天体生物学家尼科尔·卡普林（Nicol Caplin）在一封电子邮件中告诉《Live Science》，他未参与这项研究。“这可以成为地球上抗生素优化竞赛中的积极一步。”
全基因组测序显示，国际空间站上的细菌和噬菌体都积累了地球样本中未见的独特基因突变。这些太空病毒积累了特定突变，增强了它们感染细菌的能力以及与细菌受体结合的能力。与此同时， 大肠杆菌发展出了能够防御噬菌体攻击的突变——例如通过调整它们的受体——并增强了它们在微重力环境下的生存能力。
随后，研究人员使用了一种称为深度突变扫描的技术，研究了病毒受体结合蛋白的变化。他们发现，由独特宇宙环境驱动的适应可能在本土有实际应用。
当噬菌体被运回地球并进行测试时，其受体结合蛋白因空间适应的变化导致对常引起尿路感染的大肠杆菌株活性增强。这些菌株通常对 T7 噬菌体具有抗性。
“这是一个偶然的发现，”拉曼说。“我们没想到我们在国际空间站上识别的[突变]噬菌体会杀死地球上的病原体。”
“这些结果表明空间如何帮助我们提升噬菌体疗法的活性，”威斯康星大学麦迪逊分校细菌学系助理教授查理·莫说，他未参与该研究。
“不过，”莫补充道，“我们确实得考虑将噬菌体送入太空或在地球上模拟微重力的成本，才能实现这些效果。”
莫表示，除了帮助地球患者抵抗感染外，这项研究还可能帮助开发更有效的噬菌体疗法，用于微重力环境。“这对宇航员在长期太空任务中的健康可能很重要——例如，前往月球或火星的任务，或长时间停留国际空间站。”
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