太空環(huán)境重塑病毒與細(xì)菌間“生死較量”

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記者：劉霞

美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校科學(xué)家開(kāi)展的一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)：在太空微重力環(huán)境中，病毒與細(xì)菌之間“生死較量”依然存在，但卻呈現(xiàn)出與地球不同的模式。這些發(fā)現(xiàn)有助于科學(xué)家設(shè)計(jì)出更高效的噬菌體療法，對(duì)抗日益嚴(yán)峻的耐藥菌感染。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《公共科學(xué)圖書館·生物學(xué)》雜志。

圖片來(lái)源：攝圖網(wǎng)

噬菌體是專門感染細(xì)菌的病毒，堪稱細(xì)菌的“天敵”。它們與宿主之間長(zhǎng)期處于持續(xù)進(jìn)化的“軍備競(jìng)賽”中——細(xì)菌不斷升級(jí)防御機(jī)制，噬菌體則演化出新的攻擊策略予以反制。這種動(dòng)態(tài)博弈在地球生態(tài)系統(tǒng)中已被廣泛研究，但在太空近乎失重的特殊環(huán)境下，這場(chǎng)“戰(zhàn)爭(zhēng)”會(huì)如何變化？科學(xué)家對(duì)此還知之甚少。

此次研究發(fā)現(xiàn)，盡管國(guó)際空間站上的微重力環(huán)境改變了游戲規(guī)則，噬菌體依然能夠感染大腸桿菌，但整個(gè)過(guò)程的速度、方式乃至雙方的進(jìn)化路徑，都與地球上大不相同。

為探究這一現(xiàn)象，團(tuán)隊(duì)設(shè)置了對(duì)照實(shí)驗(yàn)：在地球?qū)嶒?yàn)室將一組大腸桿菌和T7噬菌體放在一起進(jìn)行培養(yǎng)；同時(shí)，將另一組送往國(guó)際空間站進(jìn)行培養(yǎng)。

結(jié)果顯示，在太空中，T7噬菌體雖稍有延遲，仍能感染大腸桿菌。然而，全基因組測(cè)序顯示，太空樣本中的細(xì)菌與病毒均積累了與地球樣本顯著不同的基因突變。具體而言，太空中的噬菌體逐漸演化出增強(qiáng)感染能力的新突變；大腸桿菌也并非坐以待斃，同樣獲得了新變異，既能抵御噬菌體攻擊，又提升了在微重力環(huán)境下的生存能力。

團(tuán)隊(duì)表示，太空從根本上重塑了這場(chǎng)微觀“戰(zhàn)爭(zhēng)”的節(jié)奏與策略：感染進(jìn)程變慢，進(jìn)化方向偏移，雙方的“戰(zhàn)術(shù)選擇”迥異于地球同類。這些發(fā)現(xiàn)有助于科學(xué)家在地球上設(shè)計(jì)出更具殺傷力、更能突破耐藥屏障的新型治療武器。