科学家把病毒送进太空，结果它们竟以意想不到的方式进化了

噬菌体（一种感染细菌的病毒）与宿主的相互作用是微生物生态系统的重要组成部分。它们常被描述为处于进化“军备竞赛”中：细菌会进化出对抗噬菌体的防御机制，而噬菌体则会发展出新的方法来突破这些防御。虽然地球上的病毒-细菌相互作用已被广泛研究，但微重力环境会改变细菌的生理状态以及病毒与细菌碰撞的物理过程，从而干扰它们之间的典型相互作用。
不过，很少有研究深入探讨噬菌体-细菌动态在微重力环境下的具体差异。为填补这一空白，胡斯及其同事对比了两组感染了T7噬菌体的大肠杆菌样本——一组在地球上培养，另一组在国际空间站培养。
对空间站样本的分析显示，在初始延迟后，T7噬菌体成功感染了大肠杆菌。然而，全基因组测序揭示，地球样本和微重力样本中的细菌及病毒基因突变存在显著差异。
空间站中的噬菌体逐渐积累了特定突变，这些突变可能增强噬菌体的感染能力或其与细菌细胞受体的结合能力。同时，空间站中的大肠杆菌积累了能够抵御噬菌体并提高在近失重条件下生存能力的突变。
研究人员随后采用了一种名为深度突变扫描的高通量技术，更仔细地研究了T7受体结合蛋白的变化（该蛋白在感染中起关键作用），结果发现微重力条件与地球条件下存在进一步的显著差异。在地球上进行的补充实验表明，这些与微重力相关的受体结合蛋白变化，增强了对某些大肠杆菌菌株的作用效果——这些菌株会导致人类尿路感染，且通常对T7噬菌体具有抗性。
总体而言，这项研究强调了在国际空间站进行噬菌体研究的潜力，它能揭示微生物适应的新见解，可能与太空探索和人类健康都相关。
作者补充道：“太空从根本上改变了噬菌体和细菌的相互作用方式：感染速度变慢，而且两种生物的进化轨迹与在地球上不同。通过研究这些由太空驱动的适应，我们获得了新的生物学见解，这使我们能够设计出对地球上耐药病原体具有更强活性的噬菌体。”