宇宙ステーション内でウイルスが危険性を増している理由

すべてが計画通りに進めば、4人は木曜日にフロリダ沖のどこかに上陸する予定だ。しかし、これは単なるリターンではなく、宇宙飛行士の一人の不特定の「健康上の問題」によって引き起こされたものです。

それは何についてでしょうか？分かりません。そして、それは長い間分からない可能性が非常に高いです。 NASA は乗組員の医療プライバシーに関する厳格な規制を遵守し、沈黙の壁を設けています。 「私たちは個人的な医療情報を共有するつもりはない」と彼らはヒューストンから主張する。これは間違いなく、倫理的な観点からは理解できる秘密主義ですが、必然的に憶測を煽るという結果も伴います。心血管系の問題でしょうか？放射線の悪影響？それとも頑固な感染症でしょうか？

この医療避難の原因が何であれ、この事件は地球外の人類のもろさを浮き彫りにしている。そして、軌道上のこの健康危機の真っ只中に、科学が私たちに重大な警告を発しているのは、気がかりな偶然です（まったくの偶然ではありますが）。宇宙では、目に見えない敵であるウイルスや細菌は、ここでしているようには行動しません。彼らは変わります。彼らは進化します。そして彼らはそれを非常に迅速に実行します。

別の生物戦争

もちろん、ISS 宇宙飛行士の不快感と細菌感染を結びつける証拠はありませんが、今週火曜日に発表された研究結果は、 「PLOS生物学」 それは私たちにそれを思い出させる最も適切な瞬間にやって来ます ISSは繁殖地です 特異。実際、ウィスコンシン大学マディソン校の研究者らは、重力を方程式から取り除くと、細菌とウイルスの間の「軍拡競争」が劇的に変化することを示した。

フィル・ハス氏が主導するこの研究は、生物学における2つの古い知人に焦点を当てた。1つは、病原性となる可能性がある私たちの腸の一般的な常在菌である大腸菌と、その細菌に感染して殺すことに特化した「バクテリオファージ」（またはファージ）であるT7ウイルスである。

ここ地球では、この 2 つの微細な生き物の関係は、狩人と獲物の関係です。ウイルスは細菌を探し出し、感染し、細菌内で複製して細菌を破壊します。しかし、高度 400 キロメートルでは、ゲームのルールは完全に変わります。著者らは研究の中で、「宇宙」は「ファージと細菌の相互作用の仕方を根本的に変える。感染は減速し、両方の生物は地球上とは異なる軌道に沿って進化する」と書いている。

物理学の「裏切り」

なぜそのようなことが起こるのでしょうか？それを理解するには、流体物理学に目を向ける必要があります。ここ地球の表面では、重力によって対流が発生します。スープを加熱すると、熱い液体が上昇し、冷たい液体が下降し、材料が混ざり合う流れが生じます。顕微鏡スケールでは、これはウイルスと細菌が「お互いを見つける」のに役立ちます。

しかし、ISS の微重力環境では対流が消えます。液体には「上」も「下」もありません。ウイルスは流れに頼って被害者に衝突することができず、ほぼもっぱらランダムな拡散、つまり偶然に依存しています。それは、暗い部屋で人を見つけようとするようなものです。地球では、人は動くので、ぶつかりやすいのです。宇宙では誰もが静止しているか、非常にゆっくりと移動するため、遭遇はさらに困難になります。

研究結果は、当初、T7ウイルスは地球上よりも宇宙で細菌に感染するのがはるかに困難であったことを示している。しかし、よく言われるように、人生はうまくいくものです。そして、最初はためらいましたが、ウイルスは最終的には成功しました。ただし、これを達成するには、変異する必要がありました。

突然変異「アラカルト」

地球に帰還したサンプルの遺伝子分析により、驚くべきことが判明した。ウイルスと細菌の両方には、地球の対照には現れない突然変異が蓄積されていました。

宇宙ステーション上の大腸菌は、無重力と栄養分の移動の欠如というストレスにさらされ、生理機能を変化させ始めました。排泄物を掃除したり、新鮮な食べ物を運んでくる流れがなくなると、バクテリアは警戒状態になり、飢餓に関連する遺伝子を活性化し、外膜を変化させた。言い換えれば、彼らはよりタフになり、より抵抗力が強くなりました。彼らは掘り下げました。

一方、T7 ウイルスもそれほど遅れていませんでした。彼らは、細菌に自分自身を固定するために使用するタンパク質に特定の突然変異を開発しました。接触が稀で困難な環境での活動を強いられたため、より効率的に進化し、最初の機会に細菌の受容体に付着する能力が向上しました。

危険な「バグ」の長い歴史

軌道上の微生物の奇妙な挙動について私たちが受け取った通知はこれが決して初めてではありません。真実は、NASA が ISS のマイクロバイオームについて何年も懸念しており、以前の研究ですでに警鐘を鳴らしていたということです。おそらく最も有名なケースはサルモネラ菌のケースでしょう。 過去の実験では シャトルやステーション自体の中で、この細菌は宇宙では地球上よりも最大3倍毒性が強くなることが発見されました。重力の欠如により彼女は混乱し、自分が人間の腸という過酷な環境にいると思い込み、攻撃メカニズムが時期尚早に発動してしまいました。

ISS には細菌が存在することもわかっています。 「バイオフィルム」を形成する傾向がある （微生物のぬるぬるした膜が）地球上よりもはるかに簡単にできます。これらのバイオフィルムは水回収システムや制御パネルで成長していることが確認されており、抗生物質や洗浄剤に対して非常に耐性があります。最近、複数の薬剤に対する耐性を獲得し、閉鎖されたリサイクル環境では潜在的な「スーパーバグ」となるエンテロバクター・ブガンデンシスの菌株がステーションで確認された。

フス氏と彼のチームによる研​​究は、この懸念を裏付け、さらに拡大しています。宇宙環境は無菌ではなく、進化が加速された実験室であり、私たちの医薬品や地上の知識では十分ではない可能性があります。

良い知らせ

幸いなことに、このレポートは悪いニュースばかりではありません。実際、ロケット科学への投資を正当化する素晴らしい結論があります。

そして研究者たちは、ウイルスが宇宙でより攻撃的になった突然変異が「ここ」で非常に役立つ可能性があることに気づきました。実際、これらの「宇宙ウイルス」を持ち帰って、重篤な尿路感染症を引き起こし、通常のウイルスには耐性がある地球上の大腸菌株に対して試験したところ、科学者らは宇宙変異種が細菌にとって依然として致死性であることを発見した。

研究者らは、「こうした宇宙主導の適応を研究することで、地球上の薬剤耐性病原体に対してはるかに優れた活性を持つファージを操作できる新たな生物学的洞察を特定した」と述べている。つまり、私たちはISSをウイルスを訓練するための一種の「ジム」として利用し、ウイルスをより強くして、病院で治療できないヒトの感染症と戦うことができるようにしたのです。

一方、木曜日のISS乗組員帰還への期待も高まっている。そしておそらく、ある時点で、彼の地球帰還のきっかけとなった健康上の問題が具体的に何だったのかを知ることになるでしょう。

何よりも明らかなことは、いつか火星に行きたい、避難の不可能な数か月の旅をしたいのであれば、微生物学的要因を無視することはできないということです。だって宇宙船の中では、 人間は一人で旅をするわけではない;彼らは何十億もの微生物を運びます。そして、もしそれらの仲間の旅行者が微小重力のために突然変異し、より回復力を増し、攻撃のルールを変えるならば、私たちの宇宙医学は準備されなければなりません。

NASA はこの医療事故について沈黙を守っていますが、科学ははっきりと語っています。宇宙の静寂の中で、微細な生命は私たちが想像していたよりもはるかに騒々しく、より活発に活動しているのです。