- Bakterie Enterobacter bugandensis přežívá v drsném prostředí ISS
- Tyto bakterie na ISS mění svoji expresi genů, aby se staly odolnější vůči vesmírným podmínkám
- E. bugandensis na vesmírné stanici mutuje, čímž získává nové vlastnosti pro přežití v kosmu
- Způsob, jakým zde zmutovala, jsme na Zemi ještě neviděli
Na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) se nacházejí bakterie Enterobacter bugandensis, které jsou známé svou odolností vůči antibiotikům. Vědci nyní zjistili, že se kmeny E. bugandensis na ISS liší od svých pozemských protějšků v několika důležitých aspektech, včetně mechanismů rezistence a genetického profilu.
Enterobacter bugandensis je bakterie, která patří do širšího rodu Enterobacter. Tento rod bakterií je velmi rozmanitý a zahrnuje mnoho různých druhů, které se vyskytují v nejrůznějších prostředích, včetně půdy, vody i živočišných střev. Enterobacter bugandensis byla poprvé izolována v roce 2015 z lidských krevních vzorků v Ugandě. Proč se vědci zaměřili na studium právě tohoto druhu bakterií? Bakterie E. bugandensis mohou způsobit infekce v různých částech lidského těla, jako jsou dýchací cesty, kosti, krev nebo močový trakt. Takové infekce jsou známé jako nozokomiální infekce a mohou být obtížné léčit, zejména pokud jsou bakterie odolné vůči antibiotikům.
Během dvouleté mise Microbial Tracking 1 bylo z různých částí ISS izolováno 13 kmenů E. bugandensis. Tyto vzorky byly sbírány z míst na ISS, jako je vzduch, cvičební zařízení nebo z místnosti určené pro hygienu či z odpadu. Vědci také získali jeden genom ze vzorku, který byl složen z více mikroorganismů (metagenom).
Jak bakterie přežívá v drsných podmínkách ISS?
Podrobná analýza ukázala, že kmeny bakterie Enterobacter bugandensis izolované z Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) vykazují oproti pozemským kmenům téže bakterie pozoruhodné schopnosti kolonizace a perzistence v tomto specifickém prostředí. Tato zjištění naznačují, že bakterie E. bugandensis prošly procesem adaptace na drsné podmínky vesmírného prostředí, které se liší od podmínek na Zemi. Mezi tyto odlišené podmínky patří mikrogravitace, zvýšená radiace a izolace od běžných mikrobiálních komunit.
Mikrogravitace je stav, ve kterém se tělesa nacházejí ve volném pádu nebo jsou v blízkosti vesmírného tělesa, jako je například Mezinárodní vesmírná stanice (ISS), a jsou vlivem jejich pohybu většinu času ve stavu beztíže nebo téměř beztíže. Mikrogravitační prostředí se vyznačuje tím, že gravitační síla působící na tělesa je mnohem slabší než na povrchu Země.
Vědci se přiklánějí k názoru, že se u bakterií E. bugandensis na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) pravděpodobně vyvinuly různé adaptační mechanismy, aby mohly úspěšně existovat v tomto neobvyklém prostředí. Mezi tyto mechanismy mohou patřit například regulace genové exprese. Bakterie by mohly upravovat expresi genů v genomu, čímž by se staly odolnějšími proti vesmírným podmínkám, jako je radiace a mikrogravitace.
Genová exprese je fascinující proces, kterým se informace uložená v DNA přeměňuje na funkční produkty, jako jsou bílkoviny a RNA. Proces genové exprese zahrnuje dva hlavní kroky, jako je transkripce a translace.
Kromě změn v expresi genů by mohly bakterie E. bugandensis na Mezinárodní vesmírné stanici procházet také mutacemi ve svém genomu. Tyto mutace by mohly vést ke vzniku nových vlastností, které by bakteriím pomohly lépe se vypořádat s drsnými podmínkami vesmírného prostředí. Poslední zajímavou adaptační schopností je změna v biofilmech. Bakterie E. bugandensis na ISS si vyvinuly speciální biofilmy s vylepšenou strukturou a odolností, čímž se zvýšila jejich schopnost přilnout k povrchům a chránit se před negativními vlivy vesmírného prostředí.
Kromě studia mutací E. bugandensis vědci zkoumali také distribuci a šíření této bakterie v ISS v průběhu času. Tato analýza ukázala, že E. bugandensis je schopna kolonizovat a přetrvávat v ISS po delší dobu a že se její populace v průběhu misí mění. Srovnávací analýza ukázala, že genomy z ISS mají v průměru více genů, které se zabývají transportem a metabolismem aminokyselin, mobilními prvky (jako jsou profágy a transpozony) a transkripčními faktory. K vyjasnění těchto vzorců byla vytvořena mapa přítomnosti a nepřítomnosti jednotlivých genů napříč všemi genomovými vzorky a provedeno hierarchické shlukování.
Vědci dále zkoumali interakce E. bugandensis s jinými mikroorganismy na ISS. Zjistili, že E. bugandensis koexistuje s komplexním mikrobiálním společenstvím a že tyto interakce mohou ovlivňovat její chování a odolnost vůči antibiotikům. Výsledky této studie naznačují, že E. bugandensis na ISS představuje potenciální hrozbu pro zdraví astronautů. Mutace a adaptace této bakterie v mikrobiálním prostředí ISS vyžadují další studium a je nutné vyvinout strategie pro prevenci a léčbu infekcí E. bugandensis ve vesmíru.
