“ไวรัส” มีอยู่หลายสายพันธุ์ มีทั้งสายพันธุ์ที่เลือกมนุษย์เป็นโฮสต์ หรือสายพันธุ์ที่มุ่งเป้าไปยังสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น นั่นรวมถึง “แบคทีริโอฟาจ” (bacteriophage) หรือไวรัสชนิดที่กัดกินแบคทีเรีย
ปกติแล้ว แบคทีเรียและแบคทีริโอฟาจกำลังแข่งขันกันในเชิงวิวัฒนาการ โดยแบคทีเรียจะพัฒนากลไกป้องกันที่ดีขึ้นเพื่อความอยู่รอด ในขณะที่แบคทีริโอฟาจจะพัฒนาวิธีการใหม่ ๆ ในการเจาะทะลุกลไกป้องกันเหล่านั้น
ล่าสุด นักวิจัยพบว่า แบคทีริโอฟาจที่นำไปเลี้ยง “บนอวกาศ” มีความแตกต่างอออกไป และเผยให้เห็นข้อมูลเชิงลึกที่อาจช่วยเราออกแบบยาที่ดีขึ้นสำหรับรับมือแบคทีเรียที่ดื้อยาปฏิชีวนะบนโลก
ในการศึกษา นักวิจัยได้เปรียบเทียบประชากรของแบคทีเรียอีโคไล (E. coli) ที่ทำให้ติดเชื้อแบคทีริโอฟาจ T7 โดยกลุ่มหนึ่งถูกเพาะเลี้ยงบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ในขณะที่กลุ่มควบคุมที่เหมือนกันถูกเพาะเลี้ยงบนโลก
การวิเคราะห์ตัวอย่างจากสถานีอวกาศเผยให้เห็นว่า สภาวะไร้แรงโน้มถ่วงได้เปลี่ยนแปลงความเร็วและลักษณะของการติดเชื้อแบคทีริโอฟาจ
ถึงแม้ว่าแบคทีริโอฟาจจะยังคงสามารถติดเชื้อและฆ่าเชื้อแบคทีเรียในอวกาศได้สำเร็จ แต่กระบวนการนี้ใช้เวลานานกว่าในตัวอย่างบนโลก
ในการศึกษาครั้งก่อน นักวิจัยกลุ่มเดียวกันนี้ได้ตั้งสมมติฐานว่า วงจรการติดเชื้อในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงจะช้าลง เนื่องจากของเหลวในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงผสมกันได้ไม่ดีเท่ากับในสภาวะแรงโน้มถ่วงของโลก
ศรีวัตสัน รามาน รองศาสตราจารย์จากภาควิชาชีวเคมี มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน หนึ่งในทีมวิจัย กล่าวว่า “การศึกษาใหม่นี้ยืนยันสมมติฐานและความคาดหวังของเรา”
บนโลก ของเหลวที่แบคทีเรียและไวรัสอาศัยอยู่จะถูกกวนอยู่ตลอดเวลาด้วยแรงโน้มถ่วง น้ำอุ่นลอยขึ้น น้ำเย็นจมลง และอนุภาคที่หนักกว่าจะตกตะกอนอยู่ด้านล่าง ทำให้ทุกอย่างเคลื่อนที่และชนกันอยู่ตลอดเวลา
แต่ในอวกาศไม่มีการกวน ทุกอย่างลอยอยู่ ดังนั้นเนื่องจากแบคทีเรียและแบคทีริโอฟาจไม่ได้ชนกันบ่อยนัก แบคทีริโอฟาจจึงต้องปรับตัวให้เข้ากับจังหวะชีวิตที่ช้าลงมากและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการจับกับแบคทีเรียที่ผ่านไปมา
ผู้เชี่ยวชาญคิดว่า การทำความเข้าใจวิวัฒนาการของแบคทีริโอฟาจในรูปแบบที่แตกต่างนี้ อาจช่วยให้พวกเขาสามารถพัฒนายากำจัดแบคีเรียด้วยแบคทีริโอฟาจแบบใหม่ได้ การรักษาโรคติดเชื้อแบบใหม่เหล่านี้ใช้แบคทีริโอฟาจในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียหรือทำให้เชื้อโรคอ่อนแอต่อยาปฏิชีวนะแบบดั้งเดิมมากขึ้น
การถอดรหัสลำดับจีโนมทั้งหมดเผยให้เห็นว่า ทั้งแบคทีเรียและแบคทีริโอฟาจบน ISS สะสมการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่โดดเด่น ซึ่งไม่พบในตัวอย่างบนโลก
โดยไวรัสในอวกาศสะสมการกลายพันธุ์เฉพาะที่เพิ่มความสามารถในการติดเชื้อแบคทีเรีย รวมถึงความสามารถในการจับกับตัวรับของแบคทีเรียด้วย
ในขณะเดียวกัน แบคทีเรีย อี.โคไล ก็เกิดการกลายพันธุ์ที่ช่วยป้องกันการโจมตีจากไวรัสแบคทีริโอฟาจ โดยการปรับเปลี่ยนตัวรับของไวรัสเป็นต้น และเพิ่มโอกาสในการอยู่รอดในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง
จากนั้น นักวิจัยได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่า การสแกนการกลายพันธุ์เชิงลึกเพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงในโปรตีนที่จับกับตัวรับของไวรัส พวกเขาพบว่า การปรับตัวที่เกิดจากสภาพแวดล้อมในอวกาศที่ไม่เหมือนใครนี้ อาจมีประโยชน์ในทางปฏิบัติบนโลก
เมื่อนำไวรัสแบคทีริโอฟาจกลับมายังโลกและทำการทดสอบ การเปลี่ยนแปลงที่ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมในอวกาศของโปรตีนที่จับกับตัวรับ ส่งผลให้มีฤทธิ์ต่อต้านแบคทีเรีย อี.โคไล สายพันธุ์ที่มักก่อให้เกิดการติดเชื้อในระบบทางเดินปัสสาวะเพิ่มขึ้น ซึ่งสายพันธุ์เหล่านี้มักดื้อต่อไวรัสแบคทีริโอฟาจ T7
รามานกล่าวว่า “มันเป็นการค้นพบโดยบังเอิญ เราไม่ได้คาดหวังว่าไวรัสแบคทีริโอฟาจกลายพันธุ์ที่เราพบในสถานีอวกาศนานาชาติจะสามารถฆ่าเชื้อโรคบนโลกได้”
ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่า อวกาศสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการกำจัดแบคทีเรียด้วยแบคทีริโอฟาจได้ อย่างไรก็ตาม ต้องคำนึงถึงค่าใช้จ่ายในการส่งแบคทีริโอฟาจขึ้นไปในอวกาศหรือการจำลองสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงบนโลกเพื่อให้ได้ผลลัพธ์เหล่านี้
นอกจากจะช่วยต่อสู้กับการติดเชื้อในผู้ป่วยบนโลกแล้ว การวิจัยนี้ยังอาจช่วยให้ได้การรักษาด้วยฟาจที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการใช้ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง
อ่านงานวิจัยฉบับเต็ม ที่นี่
เรียบเรียงจาก Live Science
- คอนเทนต์พิเศษ
สำหรับคุณ - TOP ต่างประเทศ
- วิดีโอยอดนิยม
