TLDR: Taktika i genetika jsou v prostředí mikrogravitace odlišné vůči podmínkám na Zemi. Může nám to paradoxně pomoct třeba v případě fágů napadajících rezistentní bakterky. Studie tuna.
Bizarní mutace, smrtící vlastnosti, chapadel víc než v japonském animáku – od virů z vesmíru jsme v populární kultuře a ve sci-fi literatuře dostali slíbené naprosto neskutečné scénáře a obrazce. V televizi, v knihách i v filmech se tyto organismy objevují jako bytosti, které ubírají nejen životy, ale mění samou podstatu toho, co považujeme za biologii!
…Realita však, jak už to u reálného vědeckého bádání běžně chodí, za těmito vizemi poněkud pokulhává, a to i když nabízí vlastní bezpočet fascinujících detailů. Demonstroval to nedávný experiment provedený přímo na Mezinárodní vesmírné stanici s viry a bakteriemi…
„O jakých bakterkách a virech se bavíme?“
Astronauti šmírovali, jak se ve stavu mikrogravitace chovají bakteriofágy – tedy viry, které napadají bakterie. Spolu s nimi vědátoři vyslali i jejich časté bakteriální hostitele, konkrétně běžnou laboratorní bakterii Escherichia coli. Jejich vzájemná interakce odhalila, že když fágy cíleně infikují tyto bakterie ve stavu mikrogravitace, probíhá tento proces pomaleji než na Zemi!
V prostředí, kde konvekční proudění kapaliny neexistuje, dochází k výrazně omezenému míchání a pohybu částic, a tím pádem i bakterií a virů. Buňky se tedy „potkávají“ méně často než tomu bylo doposud zvykem v pozemských laboratořích a v běžném gravitačním poli. To je ale jen část příběhu — a není to hlavní objev, který vědci odhalili…
„A co teda odhalili?“
Jakmile k infekci skutečně došlo, začala probíhat evoluce ve zcela jiném, jaksi naopak zrychleném a zvláštním režimu. Bakterie postupně posilovaly své obranné mechanizmy a získávaly vyšší odolnost vůči stresu způsobenému vesmírným prostředím. Na druhé straně viry reagovaly vlastním způsobem – jejich genom se měnil tak, aby dokázal efektivně tyto obrany překonat, což ve finále vedlo ke změnám v genech, jejichž role je na Zemi dosud špatně prozkoumána, tedy v biologickém „neznámu“.
Výsledky pokusu mají dvě roviny. Ta první je varovná – mikrobi, kteří doprovázejí astronauty na dlouhých kosmických misích, nejsou pasivními pasažéry. Můžou se vyvíjet způsoby, které mohou ovlivnit zdraví kosmonautů, jejich imunitní systém nebo způsob, jakým reagují na léky. To je důležitý faktor pro přípravu budoucích misí k Měsíci nebo na Mars.
„Cool, ale je nám to na něco i na Zemi?“
Možná! Druhá rovina je překvapivě pozitivnější – některé z těchto vesmírných mutací vedly ke změnám ve fágách, které zvýšily jejich schopnost ničit bakterie, které jsou odolné vůči běžnému léčebnému přístupu, například bakteriím, které způsobují močové infekce a jiné rezistentní kmeny. Po návratu na Zemi tyto „vesmírné“ fágy vykazovaly vyšší účinnost ve vazbě a likvidaci odolných bakterií, což otevírá zajímavé možnosti pro vývoj nových terapeutických postupů.
Fágy se už nějaký čas skloňují jako způsob, jakým bychom mohli s bakterkami bojovat i v příapdě stále horšící se odolnosti bakterek vůči antibiotikům – takže efektivnější „kosmické fágy“ by mohly v tomto ohledu být zajímavý směr dalšího výzkumu…
„No ale to ty viry můžou být efektivnější i proti našim buňkám!“
Fágy spíše ne – ty napadají (ve významnější míře) jenom bakterie, nikoliv naše eukaryotické buňky. A neznamená to ani, že by jiné viry z mikrogravitace byly pro pozemšťana automaticky rizikovější nebo „nebezpečnější“. Mutace, které zde musely vzniknout, se totiž utvářely jako reakce na mutace, které si samy bakterie vyvinuly v důsledku stresu a jiných okolností.
V prostředí s normální gravitací tedy podobné „kosmické bonusy“ nemusí daným virům dát žádnou výhodu; spíše naopak – mohou jejich fungování zhoršit, protože jsou přizpůsobeny podmínkám, které na Zemi nejsou přítomny.
Jinými slovy, mikrogravitace je úplně jiné evoluční hřiště než pozemské prostředí, a stejně tak by bylo zcela nesmyslné očekávat, že nejlepší světový hokejista by ve své výstroji měl sázet fotbalové góly bez jakékoliv adaptace či tréninku na jiná pravidla. Jenom někdy se může ukázat, že nám takový hokejista (fág) na pažitu může být k užitku… pokud zrovna všichni fotbalisti (antibiotika) přišli o schopnost běhu!
[Ladislav Loukota]
Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]
