接近失重的环境会使细菌和噬菌体的基因发生突变，并改变它们的物理结构，从而破坏它们正常的相互作用，这可能有助于我们治疗耐药性感染。
科学家们将细菌和噬菌体（即感染细菌的病毒）带到国际空间站，以研究它们的进化。 （图片来源：国际空间站（dima_zel/Getty Images）；大肠杆菌（Shutterstock））
细菌和感染它们的病毒（称为噬菌体）之间一直处于一场进化军备竞赛之中。但一项在国际空间站（ISS）上进行的研究表明，当这场竞赛发生在微重力环境下时，进化轨迹会截然不同。
细菌和噬菌体在太空中不断交锋，细菌进化出更强的防御机制以求生存，而噬菌体则进化出新的方法来突破这些防御。这项于1月13日发表在《PLOS Biology》期刊上的新研究，详细描述了这场太空中的较量是如何展开的，并揭示了一些可能有助于我们为地球上的耐药菌设计更有效药物的见解。
在这项研究中，研究人员比较了感染了名为 T7 的噬菌体的E. coli菌群。一组微生物在国际空间站上进行培养，而相同的对照组则在地球上进行培养。
对空间站样本的分析表明，微重力从根本上改变了噬菌体感染的速度和性质。
虽然噬菌体在太空中仍然能够成功感染并杀死细菌，但这一过程比在地球样本中耗时更长。此前，同一批研究人员曾假设，微重力环境下的感染周期会更慢，因为微重力环境下液体的混合程度不如地球重力环境下那么好。
“这项新研究证实了我们的假设和预期，”该研究的主要作者、威斯康星大学麦迪逊分校生物化学系副教授斯里瓦特桑·拉曼 (Srivatsan Raman)说。
在地球上，细菌和病毒赖以生存的体液在重力的作用下不断翻腾——热水上升，冷水下沉，较重的颗粒沉淀在底部。这种作用使得所有物质持续运动并相互碰撞。
在太空中，没有搅动，一切都漂浮着。因此，由于细菌和噬菌体之间的碰撞频率降低，噬菌体不得不适应这种慢节奏的生活，并变得更善于捕获经过的细菌。
专家认为，了解这种噬菌体进化的另类形式有助于开发新的噬菌体疗法。这些新兴的感染治疗方法利用噬菌体杀死细菌或使细菌更容易对传统抗生素产生耐药性。
“如果我们能够弄清噬菌体在基因层面上是如何适应微重力环境的，我们就可以将这些知识应用于耐药菌的实验，”欧洲航天局前天体生物学家尼科尔·卡普林（Nicol Caplin ，未参与这项研究）在给Live Science的一封电子邮件中写道。“这可能是地球上优化抗生素研发竞赛中迈出的积极一步。”
全基因组测序显示，国际空间站上的细菌和噬菌体都积累了地球上样本中未曾观察到的独特基因突变。太空病毒积累的特定突变增强了它们感染细菌的能力以及与细菌受体结合的能力。与此同时，大肠杆菌也产生了能够抵御噬菌体攻击的突变——例如通过改变其受体——并增强了它们在微重力环境下的存活率。
随后，研究人员利用一种名为深度突变扫描的技术，检测了病毒受体结合蛋白的变化。他们发现，由独特的宇宙环境驱动的这些适应性变化，或许在现实世界中具有实际应用价值。
当噬菌体被运回地球并进行测试时，其受体结合蛋白因太空环境而发生的适应性改变，导致其对常见引起尿路感染的大肠杆菌菌株的活性增强。这些菌株通常对T7噬菌体具有抗性。
拉曼说：“这是一个意外的发现。我们没想到在国际空间站上发现的（变异）噬菌体竟然能杀死地球上的病原体。”
“这些结果表明，太空可以帮助我们提高噬菌体疗法的活性，”威斯康星大学麦迪逊分校细菌学系助理教授查理·莫（Charlie Mo）说道，他并未参与这项研究。
“但是，”莫补充道，“我们必须考虑将噬菌体送入太空或在地球上模拟微重力以实现这些结果的成本。”
莫教授表示，除了帮助地球上的患者对抗感染外，这项研究还有助于开发出更有效的噬菌体疗法，用于微重力环境。“这对于宇航员在长期太空任务中的健康至关重要——例如，登月或火星任务，或在国际空间站的长期驻留。”
接近失重的环境会使细菌和噬菌体的基因发生突变，并改变它们的物理结构，从而破坏它们正常的相互作用，这可能有助于我们治疗耐药性感染。
科学家们将细菌和噬菌体（即感染细菌的病毒）带到国际空间站，以研究它们的进化。 （图片来源：国际空间站（dima_zel/Getty Images）；大肠杆菌（Shutterstock））
细菌和感染它们的病毒（称为噬菌体）之间一直处于一场进化军备竞赛之中。但一项在国际空间站（ISS）上进行的研究表明，当这场竞赛发生在微重力环境下时，进化轨迹会截然不同。
细菌和噬菌体在太空中不断交锋，细菌进化出更强的防御机制以求生存，而噬菌体则进化出新的方法来突破这些防御。这项于1月13日发表在《PLOS Biology》期刊上的新研究，详细描述了这场太空中的较量是如何展开的，并揭示了一些可能有助于我们为地球上的耐药菌设计更有效药物的见解。
在这项研究中，研究人员比较了感染了名为 T7 的噬菌体的E. coli菌群。一组微生物在国际空间站上进行培养，而相同的对照组则在地球上进行培养。
对空间站样本的分析表明，微重力从根本上改变了噬菌体感染的速度和性质。
虽然噬菌体在太空中仍然能够成功感染并杀死细菌，但这一过程比在地球样本中耗时更长。此前，同一批研究人员曾假设，微重力环境下的感染周期会更慢，因为微重力环境下液体的混合程度不如地球重力环境下那么好。
“这项新研究证实了我们的假设和预期，”该研究的主要作者、威斯康星大学麦迪逊分校生物化学系副教授斯里瓦特桑·拉曼 (Srivatsan Raman)说。
在地球上，细菌和病毒赖以生存的体液在重力的作用下不断翻腾——热水上升，冷水下沉，较重的颗粒沉淀在底部。这种作用使得所有物质持续运动并相互碰撞。
在太空中，没有搅动，一切都漂浮着。因此，由于细菌和噬菌体之间的碰撞频率降低，噬菌体不得不适应这种慢节奏的生活，并变得更善于捕获经过的细菌。
专家认为，了解这种噬菌体进化的另类形式有助于开发新的噬菌体疗法。这些新兴的感染治疗方法利用噬菌体杀死细菌或使细菌更容易对传统抗生素产生耐药性。
“如果我们能够弄清噬菌体在基因层面上是如何适应微重力环境的，我们就可以将这些知识应用于耐药菌的实验，”欧洲航天局前天体生物学家尼科尔·卡普林（Nicol Caplin ，未参与这项研究）在给Live Science的一封电子邮件中写道。“这可能是地球上优化抗生素研发竞赛中迈出的积极一步。”
全基因组测序显示，国际空间站上的细菌和噬菌体都积累了地球上样本中未曾观察到的独特基因突变。太空病毒积累的特定突变增强了它们感染细菌的能力以及与细菌受体结合的能力。与此同时，大肠杆菌也产生了能够抵御噬菌体攻击的突变——例如通过改变其受体——并增强了它们在微重力环境下的存活率。
随后，研究人员利用一种名为深度突变扫描的技术，检测了病毒受体结合蛋白的变化。他们发现，由独特的宇宙环境驱动的这些适应性变化，或许在现实世界中具有实际应用价值。
当噬菌体被运回地球并进行测试时，其受体结合蛋白因太空环境而发生的适应性改变，导致其对常见引起尿路感染的大肠杆菌菌株的活性增强。这些菌株通常对T7噬菌体具有抗性。
拉曼说：“这是一个意外的发现。我们没想到在国际空间站上发现的（变异）噬菌体竟然能杀死地球上的病原体。”
“这些结果表明，太空可以帮助我们提高噬菌体疗法的活性，”威斯康星大学麦迪逊分校细菌学系助理教授查理·莫（Charlie Mo）说道，他并未参与这项研究。
“但是，”莫补充道，“我们必须考虑将噬菌体送入太空或在地球上模拟微重力以实现这些结果的成本。”
莫教授表示，除了帮助地球上的患者对抗感染外，这项研究还有助于开发出更有效的噬菌体疗法，用于微重力环境。“这对于宇航员在长期太空任务中的健康至关重要——例如，登月或火星任务，或在国际空间站的长期驻留。”
