Новые методы анализа показали, что изменение способа питания бактерий приводит к тому, что их размножение ускоряется, а способность заражать людей усиливается.
Исследователи из США экспериментально выявили причины, ведущие к большей скорости размножения и большей заражающей способности бактерий в космосе. Новый результат может иметь большое практическое значение в будущем для создания на космических кораблях условий, мешающих бактериям эффективно размножаться. Соответствующая статья опубликована в журнале PLOS One.
Ранние опыты на космической станции “Мир” показали, что бактерии в космосе быстрее размножаются, охотнее формируют биоплёнки на любых поверхностях и более устойчивы к действию антибиотиков. Всё это потенциально серьёзно затруднит борьбу с ними в условиях космоса. Однако уверенно заявить о том, как именно у них это получается, учёным ранее не удавалось. Имелись лишь гипотезы о роли микрогравитации во всех этих процессах.
Учёные изучили экспрессию генов кишечной палочки (Escherichia coli), несколько групп которых они вырастили на Земле, а несколько — на МКС. Часть групп подвергалась воздействию сульфата гентамицина (антибиотика). Экспрессией генов называют процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (участка ДНК) преобразуется в функциональный продукт — либо РНК, либо белок, который потом используется как строительный материал для той или иной части клетки.
Как показали авторы работы, у кишечных палочек, размножавшихся в космосе, наблюдалась чрезмерная экспрессия генов, появляющихся у этих бактерий, когда они испытывают недостаток питательных веществ и находятся в поиске альтернативных источников энергии. Усилилась экспрессия генов, отвечающих за ускорение обмена веществ, усиленное производство ацетата и другие действия, типичные для клеток, столкнувшихся с повышенной кислотностью среды. Чувствительность к гентамицину у бактерий в космосе снизилась, зато скорость их размножения повысилась. Повысились и признаки, говорящие о вирулентности бактерии, то есть её способности заражать. В случае патогенных бактерии это будет означать рост опасности заражения ей.
Учёные интерпретируют этот результат микрогравитации на борту МКС. Без гравитации конвекция веществ в жидкости, которая поставляла бактериям питательные вещества и уносила продукты их жизнедеятельности, просто не работала. Без неё приток питательных веществ шёл только через более медленную диффузию. В таких условиях умеренного голодания бактерии были склонны быстрее делиться (хотя размеры отдельных бактерий могли быть ниже типичных для них на Земле) и образовывать биоплёнки. Антибиотик также слабее действовал на них. По всей видимости, его молекулам, также как и питательным веществам, было труднее попасть внутрь клеток кишечной палочки.
Авторы полагают, что все эти факторы следует учитывать при стерилизации помещений орбитальных станций и космических кораблей, а также при их проектировании. Наиболее эффективным способом подавления нежелательной вирулентности бактерий в космосе была бы искусственная сила тяжести, обеспечиваемая вращением корабля. Однако пока подобные методы в космосе не применяются, хотя были предложены задолго до начала космических полётов.