Bakterie kontra antybiotyki: eksperyment wizualny

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Czym jest „ewolucja”? Przede wszystkim jest to naturalny rozwój, któremu towarzyszy zmiana składu genetycznego i adaptacja do środowiska. Innymi słowy, organizmy stopniowo mutują, aby przetrwać w trudnych warunkach.

A teraz mówimy nie tylko o zwierzętach, ale także o otaczających nas bakteriach. Naukowcy z Harvard Medical School nakręcili niesamowity film pokazujący ewolucję bakterii E. coli. Zapraszamy do obejrzenia.

Istota eksperymentu była następująca: wykazanie, w jaki sposób bakterie przystosowują się do trudnych warunków środowiskowych w celu przetrwania. W tym celu stworzono gigantyczną prostokątną szalkę Petriego o wymiarach 60 x 120 centymetrów. Pożywka nie była jednorodna. Misa została podzielona na 9 prostokątnych sekcji. Dwie zewnętrzne sekcje zawierały normalną pożywkę, w której bakterie mogły się swobodnie rozmnażać. Ale w każdym kolejnym skrawku dodawano antybiotyki, a im bliżej środka miski, tym wyższe było stężenie antybiotyków.

Tak więc, gdy tylko bakterie dotarły do granicy z następnym odcinkiem, nie miały innego wyjścia, jak ewoluować, aby wytrzymać zagrożenie dla ich życia. Nowe szczepy bakterii opornych na antybiotyki dalej się namnażały i tak sekcja po sekcji, stare kolonie umierały, a nowe nadal powoli, ale pewnie przesuwały się w kierunku zwycięskiego środka szalki Petriego. Oczywiście na filmie zobaczycie wielokrotnie przyspieszone nagranie tego procesu, bo cały eksperyment zajął naukowcom z Harvardu 11 dni.

Eksperyment ma wartość nie tylko naukową, ale także edukacyjną. Duża przestrzeń areny MEGA pozwala na wizualną obserwację mutacji i doboru naturalnego podczas rozprzestrzeniania się frontu populacji bakterii.

Wraz ze wzrostem oporności na antybiotyki w populacji bakterii pojawiają się liczne równoległe linie ewolucyjne, które różnią się fenotypem i genotypem.

Badając bakterie z przodu i z tyłu populacji bakterii, naukowcy odkryli kilka interesujących rzeczy. Okazało się, że ewolucja nie zawsze jest napędzana przez bakterie najbardziej odporne na antybiotyki. Co dziwne, czasami najbardziej odporne linie są uwięzione za bardziej wrażliwymi bakteriami. Podobno wynika to z „przedwczesnych” mutacji, gdy niektóre bakterie są gotowe do przeżycia w wyższym stężeniu antybiotyku, który pojawi się w przyszłości, ale jeszcze się nie pojawił. W takiej sytuacji potencjalnie bardziej przystosowane bakterie ustępują z przodu swoim kongenerom, które są przystosowane dokładnie do aktualnego stężenia, jakie istnieje w danej chwili.

Aby przetestować tę teorię, naukowcy pobrali próbki izolowanych kolonii bakterii z „przedwczesnymi” mutacjami i przymusowo umieścili je przed frontem. Zgodnie z oczekiwaniami przetrwały w warunkach, w których główny front bakteryjny nie mógł przetrwać.

Naukowcy odkryli również, że lepsza adaptacja do słabego działania antybiotyku przyspiesza później adaptację do wyższych stężeń (na zdjęciu poniżej). Wszystko jest jak ludzie, którzy lepiej potrafią przystosować się do pogarszających się warunków życia, jeśli zmiany następują stopniowo i niezauważalnie.