लगभग भारहीन माइक्रोग्रैविटी वातावरण में, वायरस जो विशेष रूप से बैक्टीरिया को संक्रमित करते हैं, वे अभी भी सामान्य रूप से "लड़" सकते हैं। हालाँकि, अंतरिक्ष में वायरस और बैक्टीरिया के बीच लड़ाई पृथ्वी पर होने वाली लड़ाई से बिल्कुल अलग विकासवादी प्रक्षेपवक्र दिखाती है। अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर किए गए एक नए प्रयोग से पता चलता है कि ई. कोली को संक्रमित करने वाले बैक्टीरियोफेज अभी भी कक्षीय वातावरण में संक्रमण प्रक्रिया को सफलतापूर्वक पूरा कर सकते हैं, लेकिन वायरस और मेजबान के बीच बातचीत में काफी बदलाव आया है, जो पृथ्वी पर वायरल उपचारों में भविष्य में सुधार के लिए महत्वपूर्ण सुराग प्रदान करता है। प्रासंगिक शोध का नेतृत्व विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय में फिल हस की टीम ने किया था और 13 जनवरी को ओपन एक्सेस जर्नल पीएलओएस बायोलॉजी में प्रकाशित किया गया था।
माइक्रोबियल पारिस्थितिक तंत्र में, फ़ेज़ और बैक्टीरिया के बीच संबंध को अक्सर चल रही "विकासवादी हथियारों की दौड़" के रूप में देखा जाता है: बैक्टीरिया रक्षा तंत्र विकसित करना जारी रखते हैं, जबकि फ़ेज़ जवाबी उपाय विकसित करना जारी रखते हैं। इस खेल का पृथ्वी के सामान्य गुरुत्वाकर्षण वातावरण में व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है, लेकिन माइक्रोग्रैविटी न केवल बैक्टीरिया के शारीरिक व्यवहार को बदलती है, बल्कि वायरस और मेजबान कोशिका के बीच शारीरिक संपर्क की आवृत्ति को भी प्रभावित करती है, जो संक्रमण प्रक्रिया की लय और पथ को पूरी तरह से फिर से लिख सकती है। वर्तमान में, मनुष्य अभी भी अंतरिक्ष में होने वाले इस "वायरस-बैक्टीरिया संबंध" के बारे में बहुत कम जानते हैं, इसलिए अनुसंधान टीम ने यह पता लगाने के लिए नियंत्रित प्रयोगों को डिज़ाइन किया कि माइक्रोग्रैविटी इस सूक्ष्म पारिस्थितिकी को कैसे नया आकार देती है।
शोधकर्ताओं ने क्लासिक ई. कोली फेज टी7 को चुना और संक्रमित ई. कोली के एक समूह को जमीन पर विकसित होने के लिए छोड़ दिया, जबकि दूसरे समूह को लगभग भारहीनता की स्थिति में एक साथ विकसित होने के लिए अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर भेजा गया। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि अंतरिक्ष स्टेशन के वातावरण में, टी7 फ़ेज़ अभी भी ई. कोली को संक्रमित कर सकता है, लेकिन संक्रमण आरंभ करने की प्रक्रिया काफी धीमी है। बाद के जीन अनुक्रमण विश्लेषण से पता चला कि अंतरिक्ष नमूनों से वायरस और बैक्टीरिया के उत्परिवर्तन पैटर्न स्पष्ट रूप से जमीनी नियंत्रण समूह से भिन्न थे, जो उनके अपने अद्वितीय विकासवादी पथ दिखाते हैं।
विशेष रूप से, कक्षीय वातावरण में T7 फ़ेज़ ने कई विशिष्ट आनुवंशिक परिवर्तन जमा किए हैं। माना जाता है कि ये परिवर्तन बैक्टीरिया की सतह पर रिसेप्टर्स को अधिक कुशलता से पहचानने और उनसे जुड़ने में मदद करते हैं, जिससे संक्रमण दक्षता में सुधार होता है। इसी समय, माइक्रोग्रैविटी वातावरण में ई. कोली में उत्परिवर्तन की एक श्रृंखला भी हुई है। ये परिवर्तन फ़ेज़ हमले का विरोध करने की इसकी क्षमता को बढ़ा सकते हैं और लगभग-भारहीनता की स्थिति में इसकी जीवित रहने की अनुकूलन क्षमता में सुधार कर सकते हैं। इससे पता चलता है कि अंतरिक्ष के चरम वातावरण में, वायरस और बैक्टीरिया दोनों पृथ्वी पर अलग-अलग प्रक्षेप पथों के साथ अपने अनुकूली विकास को तेज करते हैं।
इन परिवर्तनों के आणविक आधार का और अधिक विश्लेषण करने के लिए, अनुसंधान टीम ने टी7 फ़ेज़ के रिसेप्टर-बाइंडिंग प्रोटीन का व्यवस्थित विश्लेषण करने के लिए "डीप म्यूटेशनल स्कैनिंग" तकनीक का उपयोग किया। यह मुख्य प्रोटीन सीधे तौर पर यह निर्धारित करता है कि फेज मेजबान जीवाणु कोशिकाओं को पहचान सकता है और उन पर आक्रमण कर सकता है या नहीं। इसके अमीनो एसिड अनुक्रम में छोटे परिवर्तन संक्रमण स्पेक्ट्रम और संक्रमण दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकते हैं। गहन उत्परिवर्तन स्कैनिंग के परिणामों से अंतरिक्ष स्टेशन के नमूनों और जमीन के नमूनों के बीच इस प्रोटीन में अंतर उत्परिवर्तन की एक श्रृंखला का पता चला, और इन "अंतरिक्ष-संबंधित उत्परिवर्तन" की बाद में विभिन्न जीवाणु उपभेदों पर हमला करने के लिए फेज की क्षमता को बदलने के लिए पृथ्वी पर प्रयोगों में पुष्टि की गई।
जमीन पर किए गए अनुवर्ती कार्यात्मक प्रयोगों से पता चला है कि अंतरिक्ष वातावरण में बने इन उत्परिवर्तनों को ले जाने वाले टी 7 फेज ने कुछ ई. कोली उपभेदों पर मजबूत हत्या प्रभाव दिखाया है जो मनुष्यों में मूत्र पथ के संक्रमण का कारण बनते हैं। ये लक्ष्य उपभेद मूल रूप से सामान्य T7 फ़ेज़ के प्रति स्वाभाविक रूप से प्रतिरोधी थे, लेकिन "अंतरिक्ष विकसित" फ़ेज़ के प्रति अधिक संवेदनशील हो गए। इस खोज से पता चलता है कि अंतरिक्ष पर्यावरण से प्रेरित विशेष विकासवादी परिवर्तन फ़ेज़ थेरेपी के लिए नई अनुप्रयोग दिशाएँ खोल सकते हैं, विशेष रूप से दवा-प्रतिरोधी रोगजनकों का इलाज करने में मुश्किल से निपटने में।
अध्ययन में बताया गया है कि अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर फ़ेज़-संबंधी प्रयोगों का संचालन न केवल भविष्य के दीर्घकालिक मानव अंतरिक्ष उड़ान और अंतरिक्ष स्टेशन स्वास्थ्य प्रबंधन के लिए प्रत्यक्ष महत्व रखता है, बल्कि जमीन पर संक्रमण-विरोधी उपचार के लिए एक नया विचार और उपकरण पुस्तकालय भी प्रदान करता है। पृथ्वी प्रयोगशालाओं में किए गए पारंपरिक विकासवादी प्रयोगों की तुलना में, अंतरिक्ष में माइक्रोग्रैविटी वातावरण वायरस और बैक्टीरिया को व्यवस्थित रूप से एक अलग अनुकूलन पथ पर चलने के लिए मजबूर कर सकता है, इस प्रकार जैविक तंत्र और लक्ष्यों को उजागर कर सकता है जो पारंपरिक परिस्थितियों में निरीक्षण करना मुश्किल है। लेखकों ने पेपर में निष्कर्ष निकाला कि अंतरिक्ष मूल रूप से फेज और बैक्टीरिया के बीच की बातचीत को बदल देता है: संक्रमण प्रक्रिया धीमी हो जाती है, और दोनों पक्षों के विकासवादी प्रक्षेपवक्र पृथ्वी पर उन लोगों से पूरी तरह से अलग होते हैं।
इन अंतरिक्ष-संचालित अनुकूलनों का विश्लेषण करके, शोधकर्ताओं ने न केवल वायरस और बैक्टीरिया के सह-विकास में नई अंतर्दृष्टि प्राप्त की, बल्कि पृथ्वी पर दवा प्रतिरोधी रोगजनकों के खिलाफ "काफी अधिक गतिविधि" के साथ फेज उम्मीदवारों को भी इंजीनियर किया। यह उपलब्धि अंतरिक्ष को "प्राकृतिक विकासवादी प्रयोगशाला" के रूप में उपयोग करने की क्षमता को प्रदर्शित करती है और यह भी इंगित करती है कि भविष्य में, दुनिया भर में दवा प्रतिरोधी बैक्टीरिया के बढ़ते गंभीर खतरे से निपटने के लिए सटीक और कुशल फेज उपचार की एक नई पीढ़ी के विकास में तेजी लाने के लिए अंतरिक्ष प्रयोगों को ग्राउंड इंजीनियरिंग तकनीक के साथ जोड़ा जा सकता है।
/ScitechDaily से संकलित