Бактерии срещу антибиотици: визуален експеримент

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Какво е "еволюция"? На първо място, това е естествено развитие, придружено от промяна в генетичния състав и адаптация към околната среда. С други думи, организмите постепенно мутират, за да оцелеят в трудна среда.

И сега говорим не само за животни, но и за бактериите, които ни заобикалят. Учени от Harvard Medical School заснеха невероятно видео, показващо еволюцията на бактерията E. coli. Каним ви да го гледате.

Същността на експеримента беше следната: да се демонстрира как бактериите се адаптират към трудните условия на околната среда, за да оцелеят. За целта е създадена гигантска правоъгълна паничка на Петри с размери 60 х 120 сантиметра. Хранителният разтвор не е еднороден. Купата беше разделена на 9 правоъгълни секции. Двете външни секции съдържаха нормален хранителен разтвор, в който бактериите могат свободно да се размножават. Но във всяка следваща секция се добавят антибиотици и колкото по-близо е секцията до средата на купата, толкова по-висока е концентрацията на антибиотиците.

Така, щом бактериите стигнаха до границата със следващия участък, те нямаха друг избор, освен да еволюират, за да устоят на заплахата за живота си. Новите щамове на устойчиви на антибиотици бактерии продължават да се размножават допълнително и така част по секция, старите колонии загиват, а новите продължават бавно, но сигурно да се придвижват към победния център на петриевото блюдо. Разбира се, във видеото ще видите многократно ускорен запис на този процес, защото целият експеримент отне на учените от Харвард 11 дни.

Експериментът има не само научна, но и образователна стойност. Голямото пространство на МЕГА арената позволява визуално наблюдение на мутациите и естествения подбор по време на разпространението на фронта на бактериалната популация.

Тъй като антибиотичната резистентност продължава да нараства, в бактериалната популация се появяват множество паралелни еволюционни линии, които се различават по фенотип и генотип.

Изучавайки бактериите в предната и задната част на бактериалната популация, учените откриха няколко интересни неща. Оказа се, че еволюцията не винаги се движи напред от бактерии, които са най-устойчиви на антибиотици. Колкото и да е странно, понякога най-устойчивите линии са уловени зад по-чувствителните бактерии. Очевидно това се дължи на "преждевременни" мутации, когато някои бактерии са готови да оцелеят в по-висока концентрация на антибиотик, който ще се появи в бъдеще, но все още не се е появил. В такава ситуация потенциално по-адаптираните бактерии отстъпват отпред на своите конгенери, които са адаптирани точно към действителната концентрация, която съществува в момента.

За да тестват тази теория, учените взеха проби от изолирани колонии от бактерии с „преждевременни“мутации и насилствено ги поставиха пред предната част. Както се очакваше, те оцеляха в условия, при които основният бактериален фронт не можеше да оцелее.

Учените също така откриха, че по-добрата адаптация към слаб антибиотичен ефект по-късно ускорява адаптацията към по-високи концентрации (на снимката по-долу). Всичко е като хората, които са по-способни да се адаптират към влошаващите се условия на живот, ако промените настъпват постепенно и неусетно.