科学家将病毒送入太空，它们以令人惊讶的方式进化

当科学家将感染细菌的病毒送到国际空间站时，这些微生物的行为与它们在地球上的行为不同。在微重力环境下，感染仍然会发生，但随着时间的推移，病毒和细菌的进化方式不同。基因变化的出现改变了病毒附着在细菌上的方式以及细菌保护自己的方式。这一发现可能有助于改善噬菌体治疗耐药感染的方法。

　　

在一项新的研究中，在国际空间站上接近失重的“微重力”条件下，感染陆地细菌的病毒仍然能够感染它们的大肠杆菌宿主，但病毒-细菌相互作用的动力学与在地球上观察到的不同。美国威斯康辛大学麦迪逊分校的菲尔·胡斯和他的同事在1月13日的《PLOS Biology》开放获取期刊上发表了这些发现。

噬菌体——感染细菌的病毒——与其宿主之间的相互作用在微生物生态系统中起着不可或缺的作用。细菌可以进化出对抗噬菌体的防御机制，而噬菌体则发展出新的方法来挫败防御机制，这通常被描述为一场进化的“军备竞赛”。虽然病毒-细菌的相互作用已经在地球上进行了广泛的研究，但微重力条件改变了细菌的生理和病毒-细菌碰撞的物理学，破坏了典型的相互作用。

然而，很少有研究探索微重力下噬菌体-细菌动力学的具体差异。为了解决这一差距，胡斯和他的同事们比较了两组被称为T7噬菌体感染的大肠杆菌样本——一组在地球上培养，另一组在国际空间站上培养。

对空间站样本的分析表明，在最初的延迟之后，T7噬菌体成功地感染了大肠杆菌。然而，全基因组测序显示，地球样本与微重力样本在细菌和病毒基因突变方面存在显著差异。

空间站噬菌体逐渐积累了特定的突变，这些突变可以增强噬菌体的感染性或它们与细菌细胞受体结合的能力。与此同时，空间站大肠杆菌积累的突变可以抵御噬菌体，并提高在接近失重条件下的生存成功率。

研究人员随后应用了一种被称为深度突变扫描的高通量技术，更仔细地检查了T7受体结合蛋白的变化，T7受体结合蛋白在感染中起着关键作用，揭示了微重力条件与地球条件之间的进一步显著差异。在地球上进行的其他实验将这些与微重力相关的受体结合蛋白的变化与对大肠杆菌菌株的活性增加联系起来，大肠杆菌菌株导致人类尿路感染，通常对T7具有抗性。

总的来说，这项研究突出了国际空间站上噬菌体研究的潜力，揭示了微生物适应的新见解，与太空探索和人类健康都有潜在的相关性。

作者补充说：“太空从根本上改变了噬菌体和细菌的相互作用：感染速度减慢，这两种生物的进化轨迹与在地球上不同。”通过研究这些空间驱动的适应性，我们发现了新的生物学见解，使我们能够在地球上设计出具有更强活性的噬菌体，以对抗耐药病原体。