Uzay istasyonunda evrimleşen virüsler antibiyotik dirençli bakterileri yok ediyor

Neredeyse ağırlıksız koşullar altında yaşayan virüsler, genetik yapılarında önemli değişikliklere uğrayarak Dünya'daki bakterileri öldürmede beklenenden çok daha etkili hale gelmişlerdir. Uluslararası Uzay İstasyonu'nda gerçekleştirilen bu çalışma, mikro yerçekimin genleri mutasyona uğratabildiğini ve bakteriler ile virüslerin fiziksel yapılarını değiştirebileceğini göstermiştir. Bu değişimler, ilaca dirençli enfeksiyonların tedavisinde yeni kapılar açabilecek nitelikte bulunmuştur.

Uzayda gerçekleşen evrimsel silahlanma yarışı

Bakteriler ve onları enfekte eden virüsler, fajlar olarak adlandırılan bu mikroorganizmalar, doğada süregelen bir evrimsel silahlanma yarışına kilitlenmiş durumdadırlar. Bakteriler hayatta kalmak için daha güçlü savunmalar geliştirirken, virüsler bu savunmaları delmenin yeni yollarını bulmaya çalışırlar. Ancak bu çatışmanın Dünya'daki seyri ile uzayda izlediği yol birbirinden oldukça farklıdır. 13 Ocak'ta PLOS Biology dergisinde yayımlanan araştırma, bu çatışmanın uzayda nasıl geliştiğini ayrıntılı biçimde ortaya koymakta ve Dünya'da antibiyotiğe dirençli bakteriler için daha iyi ilaçlar tasarlanmasında yardımcı olabilecek önemli içgörüler sunmaktadır.

Araştırma kapsamında, bilim insanları T7 olarak bilinen bir fajla enfekte edilmiş E. coli popülasyonlarını karşılaştırmışlardır. Bir mikrop seti Uluslararası Uzay İstasyonu'nda inkübe edilirken, özdeş kontrol grupları Dünya'da standart laboratuvar koşullarında yetiştirilmiştir. Bu paralel çalışma, mikro yerçekimin virüslerin davranışlarında ne tür değişikliklere neden olduğunu net biçimde görebilmeyi sağlamıştır.

Mikro yerçekimin virüs enfeksiyonunu temelden değiştirmesi

Uzay istasyonunda gerçekleştirilen örneklerin analizi, mikro yerçekimin faj enfeksiyonunun hızını ve doğasını temelden değiştirdiğini ortaya çıkarmıştır. Virüsler uzayda bakterileri hala başarıyla enfekte edip öldürebilmişlerdir, ancak bu süreç Dünya örneklerinde gözlemlenen hızdan çok daha uzun bir zaman diliminde gerçekleşmiştir. Daha önceki bir çalışmada, aynı araştırmacılar mikro yerçekimindeki enfeksiyon döngülerinin daha yavaş olacağını varsaymışlardı çünkü sıvılar mikro yerçekiminde Dünya'nın yerçekimi altında olduğu kadar etkili biçimde karışmaz.

Wisconsin-Madison Üniversitesi Biyokimya Bölümü'nde doçent profesör olan baş çalışma yazarı Srivatsan Raman, "Bu yeni çalışma hipotezimizi ve beklentimizi doğruluyor" demiştir. Dünya'da, bakterilerin ve virüslerin içinde var olduğu sıvılar sürekli olarak yerçekimi tarafından karıştırılır. Sıcak su yükselir, soğuk su batar ve daha ağır parçacıklar dibe çöker. Bu doğal karışım, her şeyi hareket halinde tutarak birbirine çarpmasını sağlar ve enfeksiyonun hızını artırır.

Uzayda ise bu karışım mekanizması yoktur; her şey sadece yüzer. Dolayısıyla bakteriler ve virüsler birbirine o kadar sık çarpmadığı için, fajların çok daha yavaş bir yaşam temposuna uyum sağlaması ve geçen bakterilere tutunmada daha verimli hale gelmesi gerekmiştir. Bu uyum süreci, virüslerin genetik yapılarında önemli değişikliklere yol açmıştır.

Uzayda gelişen virüslerin Dünya'daki etkisi

Uzmanlar bu alternatif virüs evrim biçimini anlamanın yeni faj tedavileri geliştirmelerine yardımcı olabileceğini düşünmektedir. Enfeksiyonlar için bu gelişmekte olan tedaviler, bakterileri öldürmek veya mikropları geleneksel antibiyotiklere karşı daha savunmasız hale getirmek için fajları kullanır. Avrupa Uzay Ajansı'nda eski bir astrobiyolog olan Nicol Caplin, "Eğer fajların mikro yerçekim ortamına uyum sağlamak için genetik düzeyde ne yaptıklarını çözebilirsek, bu bilgiyi dirençli bakterilerle yapılan deneylere uygulayabiliriz" ifadesini kullanmıştır. Caplin, bu bilginin Dünya'da antibiyotikleri optimize etme yarışında olumlu bir adım olabileceğini vurgulamıştır.