Op aarde vechten bacteriën en virussen al miljarden jaren een verbeten strijd uit. Virussen vinden steeds nieuwe manieren om bacteriën aan te vallen, die op hun beurt weer strategieën ontwikkelen om zichzelf te verdedigen. Maar wat gebeurt er met die strijd als je de beestjes de ruimte in schiet?
Onderzoekers stuurden T7-virussen (dat zijn bacteriofagen, virussen die specifiek bacteriën infecteren) en darmbacteriën E. coli naar het Internationaal Ruimtestation (ISS) voor een experiment van 23 dagen. Op aarde maakt T7 korte metten met E. coli: binnen twintig tot dertig minuten infecteert het virus de bacterie, vermenigvuldigt zich erin en laat het de cel exploderen. In de ruimte bleek dit proces flink vertraagd. Na vier uur was er nog geen teken van virusvermeerdering. Controlegroepen op aarde waren toen al volop actief.
Toch bleven de virussen niet bij de pakken neerzitten. Na 23 dagen bleken ze alsnog succesvol toegeslagen te hebben. De virussen pasten zich aan en dat gold ook voor de bacteriën. Beide partijen ontwikkelden nieuwe genetische varianten die hen beter lieten presteren in gewichtloosheid.
Waarom maakt zwaartekracht uit?
Het klinkt misschien vreemd dat zwaartekracht invloed heeft op iets zo kleins als een virus. Maar de effecten zijn indirect en verstrekkend. Normaal gesproken zorgen stromingen in vloeistoffen die aangedreven zijn door dichtheidsverschillen en temperatuur ervoor dat virussen en bacteriën elkaar tegenkomen. In gewichtloosheid vallen die stromingen weg, waardoor de kans op een ‘botsing’ tussen virus en slachtoffer sterk afneemt.
Ook de stofwisseling van bacteriën raakt verstoord. Afvalstoffen hopen zich op rond de cel en voedingsstoffen bereiken moeilijker hun bestemming. Bacteriën reageren hierop door hun buitenmembraan aan te passen. Dat is het deel waar virussen zich aan vasthechten om binnen te dringen.
Van ruimte naar het ziekenhuis?
Het meest opvallende resultaat kwam pas later. De onderzoekers testten varianten van de virussen die in de ruimte waren ontstaan op aarde tegen hardnekkige E. coli-stammen. Die kunnen bij mensen urineweginfecties veroorzaken en zijn normaal gesproken resistent tegen het standaard T7-virus.
De ruimte-varianten bleken wél effectief tegen deze bacteriën. De gewichtloosheid had blijkbaar virusvarianten naar boven gehaald die anders verborgen waren gebleven. Dit is ook voor ons op aarde mogelijk van groot belang, want het opent perspectieven voor faagtherapie. Dat is het gebruik van virussen om bacteriële infecties te bestrijden, vooral wanneer antibiotica niet meer werken.
Genetische aanpassingen aan weerszijden
De onderzoekers brachten ook het complete DNA van zowel de virussen als de bacteriën in kaart, zowel voor als na het experiment in de ruimte. Bij de virussen vonden ze mutaties in genen die betrokken zijn bij het herkennen en binnendringen van bacteriën. De bacteriën ontwikkelden op hun beurt veranderingen in genen die te maken hebben met hun buitenlaag en stressrespons. Sommige mutaties kwamen ook op aarde voor, andere waren uniek voor de omgeving in de ruimte.
Een nieuw onderzoeksdomein
Nu is het een kwestie van meer onderzoek te doen met meer soorten. Er werd immers maar één bacteriesoort gebruikt en de monsters moesten meerdere keren worden ingevroren en ontdooid voor transport. Dat kan de resultaten hebben beïnvloed. De studie werd gepubliceerd in het vakblad PLOS Biology.
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Gaan deze bacteriën ons helpen om Mars te koloniseren? en De belangrijke bacterie Bacillus subtilis overleeft extreme krachten van een ruimtelancering. Of lees dit artikel: Bah: deze (resistente) microben leven in jouw magnetron.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
