Μια νέα επιστημονική μελέτη αποκαλύπτει πως η έλλειψη βαρύτητας μεταμορφώνει την αιώνια μάχη μεταξύ βακτηρίων και ιών, οδηγώντας σε απροσδόκητες εξελικτικές διαδρομές που θα μπορούσαν να κρύβουν το κλειδί για την αντιμετώπιση ανθεκτικών ασθενειών στη Γη.
Στο αχανές και αφιλόξενο περιβάλλον του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού (ISS), μακριά από τη γήινη προστασία, η ζωή βρίσκει πάντα τρόπο να προσαρμόζεται – ακόμη και στο μικροσκοπικό επίπεδο. Μια πρόσφατη έρευνα έρχεται να ρίξει φως σε μια αθέατη πτυχή της διαστημικής βιολογίας: τι συμβαίνει όταν αφήνουμε ιούς να επιτεθούν σε βακτήρια σε συνθήκες μικροβαρύτητας; Η απάντηση εξέπληξε τους επιστήμονες, καθώς παρατήρησαν φαινόμενα που δεν είχαν δει ποτέ στα εργαστήρια της Γης.
Η ερευνητική ομάδα σχεδίασε ένα πείραμα για να παρατηρήσει τη συμπεριφορά των βακτηριοφάγων (ή απλά φάγων) – ιών που εξειδικεύονται στο να σκοτώνουν βακτήρια. Ως «θύμα» επελέγη το γνωστό βακτήριο Escherichia coli (E. coli) και ως «θύτης» ο βακτηριοφάγος Τ7.
Στη Γη, αυτή η αναμέτρηση είναι γρήγορη και βίαιη. Οι φάγοι εντοπίζουν τα βακτήρια, προσκολλώνται πάνω τους και τα καταστρέφουν μέσα σε λίγες ώρες. Ωστόσο, στο Διάστημα τα πράγματα εξελίχθηκαν διαφορετικά. Οι ερευνητές παρατήρησαν αρχικά μια σημαντική καθυστέρηση στη διαδικασία της λοίμωξης.
Η αιτία φαίνεται να είναι καθαρά φυσική. Στη Γη, η βαρύτητα δημιουργεί ρεύματα μεταφοράς στα υγρά, ανακατεύοντας συνεχώς τα σωματίδια και αυξάνοντας τις πιθανότητες συνάντησης μεταξύ ιού και βακτηρίου. Στην έλλειψη βαρύτητας, αυτή η φυσική ανάδευση εξαφανίζεται. Οι ιοί και τα βακτήρια έπρεπε να βασιστούν στην τυχαία διάχυση για να συναντηθούν, μετατρέποντας το κυνηγητό σε μια αργή, σχεδόν νωχελική διαδικασία.
Το πραγματικά ενδιαφέρον κομμάτι της μελέτης όμως δεν ήταν η καθυστέρηση, αλλά το πώς αντέδρασαν οι μικροοργανισμοί σε αυτή τη νέα πραγματικότητα. Όταν οι επιστήμονες ανέλυσαν το DNA των επιζώντων μετά από 23 ημέρες στο Διάστημα, ανακάλυψαν κάτι συναρπαστικό: τόσο οι ιοί όσο και τα βακτήρια είχαν μεταλλαχθεί με τρόπους που δεν είχαν παρατηρηθεί ποτέ στα επίγεια πειράματα ελέγχου.
Τα βακτήρια E. coli ανέπτυξαν μεταλλάξεις στα γονίδια που σχετίζονται με την εξωτερική τους μεμβράνη, προσπαθώντας ουσιαστικά να «οχυρωθούν» και να κρύψουν τις υποδοχές που χρησιμοποιούν οι ιοί για να εισβάλουν. Από την άλλη πλευρά, οι βακτηριοφάγοι δεν έμειναν άπραγοι. Εξελίχθηκαν αποκτώντας μεταλλάξεις στις πρωτεΐνες της ουράς τους – τα εργαλεία δηλαδή που χρησιμοποιούν για να γαντζώνονται στα βακτήρια.
Αυτή η παράλληλη εξέλιξη σε συνθήκες μικροβαρύτητας οδήγησε στη δημιουργία “υπερ-ιών”. Οι φάγοι που προέκυψαν από το διαστημικό πείραμα ήταν τόσο αποτελεσματικοί, που όταν δοκιμάστηκαν πίσω στη Γη, κατάφεραν να εξουδετερώσουν ανθεκτικά στελέχη βακτηρίων τα οποία οι γήινοι «συγγενείς» τους αδυνατούσαν να αγγίξουν.
Τα ευρήματα αυτά έχουν τεράστια σημασία, όχι μόνο για την ασφάλεια των αστροναυτών σε μελλοντικές αποστολές, αλλά και για την ιατρική στη Γη. Η ανθρωπότητα αντιμετωπίζει μια σοβαρή κρίση μικροβιακής αντοχής, με τα αντιβιοτικά να χάνουν σταδιακά την αποτελεσματικότητά τους. Η θεραπεία με βακτηριοφάγους θεωρείται μια από τις πιο υποσχόμενες εναλλακτικές λύσεις.
Η ανακάλυψη ότι το περιβάλλον του Διαστήματος μπορεί να «εκπαιδεύσει» ιούς να γίνουν πιο επιθετικοί και αποτελεσματικοί ενάντια σε ανθεκτικά βακτήρια ανοίγει νέους δρόμους. Μήπως το Διάστημα είναι το ιδανικό εργαστήριο για την ανάπτυξη νέων βιολογικών όπλων ενάντια στις λοιμώξεις; Οι ερευνητές είναι συγκρατημένα αισιόδοξοι, τονίζοντας ότι οι μηχανισμοί που αναπτύχθηκαν σε τροχιά θα μπορούσαν να μας διδάξουν πώς να τροποποιούμε γενετικά τους φάγους στη Γη για βελτιωμένα αποτελέσματα.
Η μελέτη υπογραμμίζει επίσης πόσο λίγα γνωρίζουμε ακόμη για τη συμπεριφορά της ζωής μακριά από τον πλανήτη μας. Μέχρι τώρα, οι περισσότερες έρευνες υπέθεταν ότι οι βιολογικοί μηχανισμοί λειτουργούν λίγο-πολύ το ίδιο παντού. Τα νέα δεδομένα καταρρίπτουν αυτή την παραδοχή, αποδεικνύοντας ότι η αλλαγή θεμελιωδών φυσικών παραμέτρων, όπως η βαρύτητα, μπορεί να ωθήσει την εξέλιξη σε εντελώς αχαρτογράφητα μονοπάτια.
Καθώς σχεδιάζουμε αποικίες στη Σελήνη και τον Άρη, η κατανόηση αυτών των μηχανισμών είναι ζωτικής σημασίας. Δεν θέλουμε να ανακαλύψουμε με τον δύσκολο τρόπο πώς συμπεριφέρονται τα μικρόβια που κουβαλάμε μαζί μας όταν φτάσουμε εκεί. Παράλληλα, το διάστημα αποδεικνύεται ένας πολύτιμος σύμμαχος στην προσπάθειά μας να αποκωδικοποιήσουμε τα μυστικά της μικροβιολογίας, προσφέροντας μια μοναδική «σκοπιά» που κανένα επίγειο μικροσκόπιο δεν μπορεί να προσφέρει.