Bakterijos prieš antibiotikus: vizualinis eksperimentas

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Kas yra "evoliucija"? Visų pirma, tai yra natūralus vystymasis, lydimas genetinės sudėties pasikeitimo ir prisitaikymo prie aplinkos. Kitaip tariant, organizmai palaipsniui mutuoja, kad išgyventų sunkioje aplinkoje.

O dabar kalbame ne tik apie gyvūnus, bet ir apie mus supančias bakterijas. Harvardo medicinos mokyklos mokslininkai nufilmavo nuostabų vaizdo įrašą, kuriame rodoma bakterijos E. coli evoliucija. Kviečiame pasižiūrėti.

Eksperimento esmė buvo tokia: parodyti, kaip bakterijos prisitaiko prie sunkių aplinkos sąlygų, kad galėtų išgyventi. Tam buvo sukurta milžiniška stačiakampė 60 x 120 centimetrų dydžio Petri lėkštelė. Maistinis tirpalas nebuvo vienodas. Dubuo buvo padalintas į 9 stačiakampes dalis. Dviejose išorinėse dalyse buvo įprastas maistinių medžiagų tirpalas, kuriame bakterijos gali laisvai daugintis. Tačiau kiekvienoje paskesnėje dalyje buvo pridėta antibiotikų ir kuo arčiau dubens vidurio, tuo didesnė antibiotikų koncentracija.

Taigi, kai tik bakterijos pasiekė sieną su kita sekcija, joms neliko nieko kito, kaip tik vystytis, kad atlaikytų grėsmę savo gyvybei. Naujos antibiotikams atsparių bakterijų padermės toliau dauginosi, todėl dalis po sekcijos žuvo senos kolonijos, o naujos ir toliau lėtai, bet užtikrintai judėjo link pergalingo Petri lėkštelės centro. Žinoma, vaizdo įraše matysite daug kartų pagreitintą šio proceso įrašymą, nes visas eksperimentas Harvardo mokslininkams užtruko 11 dienų.

Eksperimentas turi ne tik mokslinę, bet ir edukacinę vertę. Didelė MEGA arenos erdvė leidžia vizualiai stebėti mutacijas ir natūralią atranką bakterijų populiacijos priekinės dalies plitimo metu.

Kadangi atsparumas antibiotikams ir toliau didėja, bakterijų populiacijoje atsiranda daug lygiagrečių evoliucijos linijų, kurios skiriasi fenotipu ir genotipu.

Tyrinėdami bakterijas priešakyje ir už priekinės bakterijų populiacijos, mokslininkai atrado keletą įdomių dalykų. Paaiškėjo, kad evoliuciją ne visada skatina bakterijos, kurios yra atspariausios antibiotikams. Kaip bebūtų keista, kartais atspariausios giminės yra įstrigusios už jautresnių bakterijų. Matyt, taip yra dėl „priešlaikinių“mutacijų, kai kai kurios bakterijos yra pasiruošusios išgyventi didesnėje antibiotiko koncentracijoje, kuri atsiras ateityje, bet dar nepasirodė. Esant tokiai situacijai, potencialiai labiau prisitaikiusios bakterijos priekyje užleidžia vietą savo giminėms, kurios yra pritaikytos būtent prie šiuo metu esamos koncentracijos.

Norėdami patikrinti šią teoriją, mokslininkai paėmė izoliuotų bakterijų kolonijų, turinčių „priešlaikines“mutacijas, mėginius ir priverstinai padėjo jas priešais. Kaip ir tikėtasi, jie išgyveno tokiomis sąlygomis, kuriomis pagrindinis bakterijų frontas negalėjo išgyventi.

Mokslininkai taip pat nustatė, kad geresnis prisitaikymas prie silpno antibiotikų poveikio vėliau pagreitina prisitaikymą prie didesnės koncentracijos (pavaizduota žemiau). Viskas kaip žmonės, kurie geriau prisitaiko prie prastėjančių gyvenimo sąlygų, jei pokyčiai vyksta palaipsniui ir nepastebimai.