Bakterid versus antibiootikumid: visuaalne eksperiment

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Mis on "evolutsioon"? Esiteks on see loomulik areng, millega kaasneb geneetilise koostise muutumine ja kohanemine keskkonnaga. Teisisõnu, organismid muteeruvad järk-järgult, et rasketes keskkondades ellu jääda.

Ja nüüd ei räägi me ainult loomadest, vaid ka meid ümbritsevatest bakteritest. Harvardi meditsiinikooli teadlased on filminud hämmastava video, mis näitab meile bakteri E. coli arengut. Kutsume teid seda vaatama.

Katse olemus oli järgmine: demonstreerida, kuidas bakterid kohanevad nende ellujäämiseks raskete keskkonnatingimustega. Selleks loodi hiiglaslik ristkülikukujuline Petri tass, mille mõõtmed on 60 x 120 sentimeetrit. Toitelahus ei olnud ühtlane. Kauss oli jagatud 9 ristkülikukujuliseks osaks. Kaks välimist sektsiooni sisaldasid tavalist toitelahust, milles bakterid saavad vabalt paljuneda. Kuid igas järgmises sektsioonis lisati antibiootikume ja mida lähemal on sektsioon kausi keskkohale, seda suurem oli antibiootikumide kontsentratsioon.

Seega, niipea kui bakterid järgmise lõiguga piirile jõudsid, ei jäänud neil muud üle, kui areneda, et oma elu ohule vastu seista. Antibiootikumiresistentsete bakterite uued tüved jätkasid paljunemist ja nii surid vanad kolooniad jao haaval ja uued liikusid aeglaselt, kuid kindlalt Petri tassi võiduka keskme poole. Loomulikult näete videos selle protsessi mitmekordselt kiirendatud salvestust, sest kogu katse võttis Harvardi teadlastel aega 11 päeva.

Eksperimendil pole mitte ainult teaduslikku, vaid ka hariduslikku väärtust. MEGA areeni suur ruum võimaldab visuaalselt jälgida mutatsioone ja looduslikku valikut bakteripopulatsiooni esiosa leviku ajal.

Kuna antibiootikumiresistentsus kasvab jätkuvalt, tekib bakteripopulatsioonis arvukalt paralleelseid evolutsioonilisi jooni, mis erinevad fenotüübi ja genotüübi poolest.

Uurides baktereid bakteripopulatsiooni esirinnas ja taga, on teadlased avastanud mitmeid huvitavaid asju. Selgus, et evolutsiooni ei vii alati edasi bakterid, mis on antibiootikumide suhtes kõige vastupidavamad. Kummalisel kombel jäävad mõnikord kõige vastupidavamad suguvõsad tundlikumate bakterite taha lõksu. Ilmselt on selle põhjuseks "enneaegsed" mutatsioonid, kui osa baktereid on valmis ellu jääma ka tulevikus ilmuva, kuid veel ilmumata antibiootikumi suuremas kontsentratsioonis. Sellises olukorras annavad potentsiaalselt paremini kohanenud bakterid eesotsas järele oma analoogidele, mis on kohanenud täpselt hetkel eksisteeriva tegeliku kontsentratsiooniga.

Selle teooria testimiseks võtsid teadlased proove eraldatud bakterikolooniatest, millel olid "enneaegsed" mutatsioonid, ja asetasid need jõuga esiosa ette. Ootuspäraselt jäid nad ellu tingimustes, kus peamine bakteririnne ei suutnud ellu jääda.

Teadlased leidsid ka, et parem kohanemine nõrga antibiootikumi toimega kiirendab hiljem kohanemist kõrgemate kontsentratsioonidega (allpool olev pilt). Kõik on nagu inimesed, kes suudavad halvenevate elutingimustega paremini kohaneda, kui muutused toimuvad järk-järgult ja märkamatult.