Bakterije proti antibiotikom: vizualni eksperiment

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Kaj je "evolucija"? Najprej je to naravni razvoj, ki ga spremlja sprememba genetske sestave in prilagajanje okolju. Z drugimi besedami, organizmi postopoma mutirajo, da bi lahko preživeli v težkih okoljih.

In zdaj ne govorimo samo o živalih, ampak tudi o bakterijah, ki nas obdajajo. Znanstveniki z medicinske šole Harvard so posneli neverjeten video, ki nam prikazuje razvoj bakterije E. coli. Vabimo vas, da si ga ogledate.

Bistvo eksperimenta je bilo naslednje: pokazati, kako se bakterije prilagajajo težkim okoljskim razmeram za svoje preživetje. Za to je nastala velikanska pravokotna petrijevka velikosti 60 x 120 centimetrov. Hranilna raztopina ni bila enotna. Posoda je bila razdeljena na 9 pravokotnih delov. Dva zunanja dela sta vsebovala normalno hranilno raztopino, v kateri se lahko bakterije prosto razmnožujejo. Toda v vsakem naslednjem delu so bili dodani antibiotiki in bližje kot je odsek sredini sklede, višja je bila koncentracija antibiotikov.

Tako, takoj ko so bakterije dosegle mejo z naslednjim odsekom, niso imele druge izbire, kot da se razvijejo, da bi vzdržale grožnjo svojemu življenju. Novi sevi bakterij, odpornih na antibiotike, so se še naprej razmnoževali in tako so odsek za odsek odmirali stare kolonije, nove pa so se še naprej počasi, a zanesljivo premikale proti zmagovitemu središču petrijevke. Seveda boste v videu videli večkrat pospešeno snemanje tega procesa, saj je celoten eksperiment harvardskim znanstvenikom vzel 11 dni.

Eksperiment ima ne le znanstveno, ampak tudi izobraževalno vrednost. Velik prostor MEGA arene omogoča vizualno opazovanje mutacij in naravne selekcije med širjenjem fronte bakterijske populacije.

Ker se odpornost na antibiotike še naprej povečuje, se v bakterijski populaciji pojavljajo številne vzporedne evolucijske linije, ki se razlikujejo po fenotipu in genotipu.

S preučevanjem bakterij v ospredju in za sprednjim delom bakterijske populacije so znanstveniki odkrili več zanimivih stvari. Izkazalo se je, da evolucije ne poganjajo vedno bakterije, ki so najbolj odporne na antibiotike. Nenavadno je, da so včasih najbolj odporne linije ujete za bolj občutljivimi bakterijami. Očitno je to posledica »prezgodnjih« mutacij, ko so nekatere bakterije pripravljene na preživetje v višji koncentraciji antibiotika, ki se bo pojavil v prihodnosti, a se še ni pojavil. V takšni situaciji se potencialno bolj prilagojene bakterije spredaj umaknejo svojim sorodnikom, ki so prilagojeni ravno trenutni dejanski koncentraciji.

Za preverjanje te teorije so znanstveniki vzeli vzorce izoliranih kolonij bakterij s "prezgodnjimi" mutacijami in jih na silo postavili pred sprednjo stran. Po pričakovanjih so preživeli v razmerah, v katerih glavna bakterijska fronta ni mogla preživeti.

Znanstveniki so tudi ugotovili, da boljša prilagoditev na šibek učinek antibiotika kasneje pospešuje prilagajanje na višje koncentracije (slika spodaj). Vse je kot ljudje, ki se bolje prilagajajo na vse slabše življenjske razmere, če se spremembe pojavljajo postopoma in neopazno.