Американские ученые обнаружили, что пребывание в условиях симулированной микрогравитации вызывает у бактерий стойкие физиологические и генетические адаптационные изменения, улучшающие их способность к росту и формированию колоний. Результаты исследования опубликованы в журнале npj Microgravity.
Микроорганизмы сопутствуют человеку везде, в том числе в космических экспедициях, где они, как и люди, должны адаптироваться к условиям микрогравитации. Несмотря на то, что подобные адаптации могут повысить опасность бактерий, их природа до сих пор остается малоизученной.
Чтобы разобраться в этом вопросе, сотрудники Университета Хьюстона и Национального аэрокосмического управления США (NASA) поместили культуру кишечной палочки (Escherichia coli) во вращающуюся камеру с жидкой питательной средой, имитирующую условия микрогравитации. Бактерии находились в ней на протяжении 1000 поколений. После этого темпы их роста сравнили с микробами того же вида, не испытывавшими подобных воздействий.
Выяснилось, что побывавшие в условиях микрогравитации E. coli за одинаковый период времени формируют почти в 2,5 раза больше колоний, чем контрольная группа бактерий. После того как адаптированные микроорганизмы росли при земной гравитации на протяжении 10, 20 и 30 поколений этот показатель составил соответственно 2,19, 2,12 и 1,78 раза. Это свидетельствует о том, что адаптивные изменения стойко сохраняются в геноме, а не являются временными функциональными «настройками».
Секвенирование генома росших при микрогравитации палочек выявило у них 16 появившихся мутаций, пять из которых затрагивали кодирующие белки последовательности. Роль этих мутаций полностью не ясна, однако некоторые из них (в частности, генов surA, fimH и betA) затрагивают способность бактерий к формированию биопленок — бактериальных сообществ на различных поверхностях, в которых клетки погружены в выделяемую ими внеклеточную полимерную слизь и тесно взаимодействуют друг с другом, что повышает их устойчивость к внешним условиям и позволяет эффективно расти и размножаться. В космических аппаратах биопленки могут представлять серьезную опасность, если, например, они образуются в системах жизнеобеспечения.
Анализ устойчивости адаптированных E. coli к антибиотикам показал, что она не изменилась в условиях микрогравитации и бактерии сохранили чувствительность ко всем эффективным в их отношении препаратам.
Как пишут авторы работы, полученные ими результаты нуждаются в перепроверке в условиях реальной микрогравитации, например, на борту Международной космической станции.
Ранее ученые установили, что пребывание в микрогравитации не влияет на качество замороженной мышиной спермы, а также не мешает эмбрионам этих животных развиваться в обычном режиме.
Олег Лищук