Baktērijas pret antibiotikām: vizuāls eksperiments

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Kas ir "evolūcija"? Pirmkārt, tā ir dabiska attīstība, ko pavada ģenētiskā sastāva izmaiņas un pielāgošanās videi. Citiem vārdiem sakot, organismi pakāpeniski mutē, lai izdzīvotu sarežģītos apstākļos.

Un tagad mēs runājam ne tikai par dzīvniekiem, bet arī par baktērijām, kas mūs ieskauj. Zinātnieki no Hārvardas Medicīnas skolas ir nofilmējuši pārsteidzošu video, kurā redzama baktērijas E. coli evolūcija. Aicinām to noskatīties.

Eksperimenta būtība bija šāda: parādīt, kā baktērijas pielāgojas sarežģītajiem vides apstākļiem, lai to izdzīvotu. Šim nolūkam tika izveidota milzu taisnstūrveida Petri trauciņš, kura izmēri ir 60 x 120 centimetri. Uzturvielu šķīdums nebija viendabīgs. Bļoda tika sadalīta 9 taisnstūrveida daļās. Abās ārējās daļās bija normāls uzturvielu šķīdums, kurā baktērijas var brīvi vairoties. Bet katrā nākamajā sadaļā tika pievienotas antibiotikas, un jo tuvāk sadaļa atrodas bļodas vidum, jo lielāka bija antibiotiku koncentrācija.

Tādējādi, tiklīdz baktērijas sasniedza robežu ar nākamo posmu, tām nekas cits neatlika, kā attīstīties, lai izturētu draudus viņu dzīvībai. Jauni pret antibiotikām rezistentu baktēriju celmi turpināja tālāk vairoties, un tādējādi pa sekcijai vecās kolonijas nomira, un jaunas turpināja lēnām, bet pārliecinoši virzīties uz Petri trauciņa uzvarošo centru. Protams, video jūs redzēsiet vairākkārt paātrinātu šī procesa ierakstu, jo viss eksperiments Hārvardas zinātniekiem aizņēma 11 dienas.

Eksperimentam ir ne tikai zinātniska, bet arī izglītojoša vērtība. Lielā MEGA arēnas telpa ļauj vizuāli novērot mutācijas un dabisko atlasi baktēriju populācijas priekšējās daļas izplatīšanās laikā.

Tā kā rezistence pret antibiotikām turpina pieaugt, baktēriju populācijā parādās daudzas paralēlas evolūcijas līnijas, kas atšķiras pēc fenotipa un genotipa.

Pētot baktērijas baktēriju populācijas priekšgalā un aiz priekšpuses, zinātnieki ir atklājuši vairākas interesantas lietas. Izrādījās, ka evolūciju ne vienmēr virza baktērijas, kas ir visizturīgākās pret antibiotikām. Savādi, bet dažreiz visizturīgākās līnijas ir iesprostoti aiz jutīgākajām baktērijām. Acīmredzot tas ir saistīts ar "priekšlaicīgām" mutācijām, kad dažas baktērijas ir gatavas izdzīvot augstākā antibiotikas koncentrācijā, kas parādīsies nākotnē, bet vēl nav parādījusies. Šādā situācijā potenciāli vairāk adaptētās baktērijas priekšpusē piekāpjas savām radniecīgām vielām, kas ir pielāgotas tieši konkrētajā brīdī esošajai koncentrācijai.

Lai pārbaudītu šo teoriju, zinātnieki paņēma paraugus no izolētām baktēriju kolonijām ar "priekšlaicīgām" mutācijām un piespiedu kārtā novietoja tās priekšā. Kā gaidīts, viņi izdzīvoja apstākļos, kuros galvenā baktēriju fronte nevarēja izdzīvot.

Zinātnieki arī atklāja, ka labāka pielāgošanās vājai antibiotiku iedarbībai vēlāk paātrina pielāgošanos augstākām koncentrācijām (attēlā zemāk). Viss ir kā cilvēkiem, kuri labāk spēj pielāgoties dzīves apstākļu pasliktināšanās, ja izmaiņas notiek pakāpeniski un nemanāmi.