Vad händer med tarmfloran på vägen mot Mars?

På torsdagsförmiddagen, svensk tid, återvände fyra astronauter från Nasas besättning till jorden efter en förtida evakuering från den internationella rymdstationen ISS. Orsaken var hälsoproblem hos en av astronauterna, vars identitet och exakta tillstånd inte har offentliggjorts av Nasa. Kvar på rymdstationen finns nu endast två ryska kosmonauter och en amerikansk astronaut som anlände tillsammans i november förra året.

Händelsen aktualiserar de unika utmaningar som rymdmiljön innebär för människokroppen och de mikroorganismer vi bär med oss. En ny forskningsstudie belyser just detta genom att undersöka hur tyngdlöshet påverkar samspelet mellan bakterier och bakteriofager – virus som angriper bakterier.

En forskargrupp från University of Wisconsin-Madison i USA har genomfört banbrytande experiment för att förstå hur dessa mikroorganismer reagerar i rymdmiljö. Studien, som nyligen publicerades i tidskriften Plos Biology, jämförde beteendet hos E.coli-bakterier och bakteriofagen T7 på ISS med identiska prover på jorden.

”Hur bakterier och bakteriofager samverkar är mycket viktigt för hur våra tarmbakterier fungerar, och det är avgörande för människors hälsa,” förklarar biokemisten Vatsan Raman, som ledde studien. ”Så vi ville veta hur det förändras i mikrogravitation.”

E.coli-bakterier, som kan orsaka urinvägsinfektioner men också utgör en betydande del av vår normala tarmflora, visade sig bete sig markant annorlunda i rymden. Den mest slående skillnaden gällde tiden det tog för bakteriofagerna att infektera bakterierna.

”Vanligtvis tar det ungefär 20 till 30 minuter. Men på den internationella rymdstationen tog det timmar till dagar för bakteriofagerna att slutföra infektionen,” säger Raman.

Fördröjningen beror främst på att bakterier och fager har svårare att blandas och komma i kontakt med varandra i tyngdlöshet, vilket fundamentalt förändrar dynamiken i infektionsprocessen.

Ett av studiens mest fascinerande fynd var hur snabbt både bakterier och bakteriofager anpassade sig till den nya miljön. Forskarna observerade att båda organismerna genomgick genetiska mutationer för att bättre hantera tyngdlösheten.

”Bakterierna genomgick mutationer för att hantera mikrogravitationen bättre, och det gjorde bakteriofagerna också. Så evolution sker även där,” förklarar Raman.

En överraskande upptäckt var att vissa av de genetiskt förändrade bakteriofagerna som utvecklats på ISS visade sig vara effektiva mot antibiotikaresistenta E.coli-stammar på jorden – stammar som normalt också är resistenta mot den vanliga typen av bakteriofagen T7.

”Det var överraskande. Det verkar som om förhållandena på rymdstationen på något sätt härmar hur urinvägsinfektionsbakterierna beter sig,” säger Raman.

Resultaten har potentiellt stor betydelse för framtida rymdexpeditioner, särskilt längre uppdrag som planerade resor till Mars. Eftersom tarmfloran spelar en nyckelroll för människors allmänna hälsa och immunförsvar, är förståelsen för hur dessa mikroorganismer fungerar i rymden avgörande för astronauternas välbefinnande under långvariga uppdrag.

”Det här väldigt enkla experimentet visar att samspelet mellan bakterier och bakteriofager ser mycket annorlunda ut i rymden och på jorden. Ska vi planera långa rymdresor måste vi bättre förstå hur tarmbakterierna fungerar i mikrogravitation,” betonar Raman.

Forskningen öppnar också för nya möjligheter inom bakteriofagterapi, ett växande forskningsområde som undersöker användningen av bakteriofager som alternativ till antibiotika. De rymdmodifierade bakteriofagernas förmåga att angripa resistenta bakterier skulle potentiellt kunna leda till nya behandlingar mot multiresistenta bakteriestammar på jorden.

Medan forskarna fortsätter analysera sina resultat, står det klart att rymdmiljön erbjuder både utmaningar och möjligheter för mikrobiell forskning. Denna studie utgör ett viktigt steg mot att förstå de biologiska utmaningar som måste övervinnas innan mänskligheten kan ge sig ut på längre rymdresor, och belyser samtidigt hur forskning i extrema miljöer kan generera oväntade insikter med potentiella medicinska tillämpningar här på jorden.