Bakterier versus antibiotika: et visuelt eksperiment

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Hva er "evolusjon"? For det første er dette en naturlig utvikling, ledsaget av en endring i den genetiske sammensetningen og tilpasning til miljøet. Med andre ord, organismer muterer gradvis for å overleve i vanskelige miljøer.

Og nå snakker vi ikke bare om dyr, men også om bakteriene som omgir oss. Forskere fra Harvard Medical School har filmet en fantastisk video som viser oss utviklingen av bakterien E. coli. Vi inviterer deg til å se den.

Essensen av eksperimentet var som følger: å demonstrere hvordan bakterier tilpasser seg vanskelige miljøforhold for å overleve. For dette ble det laget en gigantisk rektangulær petriskål som måler 60 x 120 centimeter. Næringsløsningen var ikke ensartet. Skålen ble delt inn i 9 rektangulære seksjoner. De to ytre seksjonene inneholdt en normal næringsløsning der bakterier fritt kan formere seg. Men i hver påfølgende seksjon ble det tilsatt antibiotika, og jo nærmere seksjonen er midten av bollen, desto høyere var konsentrasjonen av antibiotika.

Så snart bakteriene nådde grensen til neste seksjon, hadde de ikke noe annet valg enn å utvikle seg for å motstå trusselen mot livene deres. Nye stammer av antibiotika-resistente bakterier fortsatte å formere seg ytterligere, og så seksjon for seksjon døde gamle kolonier, og nye fortsatte å sakte men sikkert bevege seg mot det seirende sentrum av petriskålen. Selvfølgelig, i videoen vil du se en multiplisert akselerert registrering av denne prosessen, fordi hele eksperimentet tok Harvard-forskerne 11 dager.

Eksperimentet har ikke bare vitenskapelig, men også pedagogisk verdi. Den store plassen til MEGA-arenaen gir mulighet for visuell observasjon av mutasjoner og naturlig seleksjon under spredningen av fronten av bakteriepopulasjonen.

Ettersom antibiotikaresistens fortsetter å øke, dukker det opp mange parallelle evolusjonslinjer i bakteriepopulasjonen, som er forskjellige i fenotype og genotype.

Ved å studere bakterier i forkant og bak fronten av bakteriepopulasjonen, har forskere oppdaget flere interessante ting. Det viste seg at evolusjonen ikke alltid drives frem av bakterier som er mest motstandsdyktige mot antibiotika. Merkelig nok er noen ganger de mest motstandsdyktige avstamningene fanget bak de mer følsomme bakteriene. Tilsynelatende skyldes dette "premature" mutasjoner, når noen bakterier er klare til å overleve i en høyere konsentrasjon av antibiotika, som vil dukke opp i fremtiden, men som ennå ikke har dukket opp. I en slik situasjon gir potensielt mer tilpassede bakterier etter foran til sine congenere, som er tilpasset nøyaktig til den faktiske konsentrasjonen som eksisterer i øyeblikket.

For å teste denne teorien tok forskerne prøver av isolerte kolonier av bakterier med "premature" mutasjoner og tvangsplasserte dem foran fronten. Som forventet overlevde de under forhold der hovedbakteriefronten ikke kunne overleve.

Forskerne fant også at bedre tilpasning til en svak antibiotisk effekt senere akselererer tilpasning til høyere konsentrasjoner (bildet nedenfor). Alt er som mennesker som er bedre i stand til å tilpasse seg forverrede levekår dersom endringer skjer gradvis og umerkelig.