国际空间站揭示噬菌体在太空情况中的奇怪进化路径

研究人员选用了经典的大年夜肠杆菌噬菌体T7，将一组受感染的大年夜肠杆菌留在地面培养，另一组则送往国际空间站，在近掉重前提下同步发展。 实验成果注解，在空间站情况中，T7噬菌体仍然可以感染大年夜肠杆菌，只是感染启动过程明显加倍迟缓。 随后的基因测序分析显示，来自太空样本的病毒和细菌在突变模式上均与地面对比组存在清楚差别，显示出各自独特的进化路径。

具体来看，轨道情况中的T7噬菌体积聚了多处特定的遗传改变，这些变更被认为有助于其更高效地辨认并附着在细菌外面的受体上，从而进步感染效力。 与此同时，处于微重力情况下的大年夜肠杆菌也出现了一系列突变，这些改变可能加强其抵抗噬菌体进击的才能，并晋升其在近掉重前提中的存活适应性。 这注解，在太空这种极端情况中，病毒与细菌两边都沿着不合于地球的轨迹，加快进行各自的适应性进化。

为进一步分析这些变更的分子基本，研究团队应用“深度突变扫描”（deep mutational scanning）技巧，对T7噬菌体的受体结合蛋白进行了体系分析。 这一关键蛋白直接决定了噬菌体可否辨认并侵入宿主细菌细胞，其氨基酸序列的渺小修改都可能明显影响感染谱和感染效力。 深度突变扫描成果揭示了空间站样本与地面样本在该蛋白上的一系列差别突变，而这些“太空接洽关系突变”后续在地球实验中被证实可改变噬菌体对不合细菌菌株的进击才能。

在微生物生态体系中，噬菌体与细菌之间的关系常被视作一场持续进行的“进化军备比赛”：细菌赓续演变防御机制，而噬菌体则持续进化反制手段。 在地球正常重力情况下，这种博弈已被广泛研究，但微重力不仅会改变细菌本身的心理行动，还会影响病毒与宿主细胞之间的物理接触频率，从而可能彻底改写感染过程的节拍和路径。 今朝，人类对这种在太空中上演的“病毒—细菌关系”仍知之甚少，是以研究团队设计了对比实验，以期弄清微重力若何重塑这一微不雅生态。

经由过程解析这些由太空驱动的适应性变更，研究人员不仅获得了关于病毒与细菌共进化的新看法，还据此工程化出在地球上对耐药病原体具有“明显更强活性”的噬菌体候选物。 这一成果展示了将太空作为“天然进化实验室”的潜力，也预示着将来可以经由过程太空实验与地面工程技巧的结合，加快开辟新一代精准、高效的噬菌体治疗手段，用于应对全球日益严格的耐药性细菌威逼。

在地面开展的后续功能实验注解，携带这些太空情况中形成突变的T7噬菌体，对某些激发人类尿路感染的大年夜肠杆菌菌株表示出更强的杀伤后果。 这些目标菌株本来对通俗T7噬菌体具有天然耐受性，但在“太空进化版”噬菌面子前却显得加倍脆弱。 这一发明提示，借助太空情况所引诱的特别进化变更，有望为噬菌体疗法开辟新的应用偏向，特别是在对于难治的耐药性病原体方面。

研究指出，在国际空间站开展噬菌体相干实验，不仅对将来经久载人航天和空间站健康治理具有直接意义，也为地面抗感染治疗供给了全新的思路与对象库。 与传统在地球实验室内进行的进化实验比拟，太空微重力情况可迫使病毒与细菌体系性地走上一条不合的适应之路，从而裸露出在惯例前提下难以不雅察到的生物学机制与靶点。 作者在论文中总结称，太空从根本上改变了噬菌体与细菌之间的互动：感染过程被减缓，而两边的进化轨迹也与地球截然不合。

编译自/ScitechDaily