Baktérie verzus antibiotiká: vizuálny experiment

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Čo je to "evolúcia"? V prvom rade ide o prirodzený vývoj sprevádzaný zmenou genetického zloženia a prispôsobením sa prostrediu. Inými slovami, organizmy postupne mutujú, aby prežili v náročných prostrediach.

A teraz hovoríme nielen o zvieratách, ale aj o baktériách, ktoré nás obklopujú. Vedci z Harvard Medical School natočili úžasné video, ktoré nám ukazuje vývoj baktérie E. coli. Pozývame vás si to pozrieť.

Podstata experimentu bola nasledovná: demonštrovať, ako sa baktérie prispôsobujú ťažkým podmienkam prostredia, aby prežili. Na to bola vytvorená obria obdĺžniková Petriho miska s rozmermi 60 x 120 centimetrov. Živný roztok nebol jednotný. Miska bola rozdelená na 9 obdĺžnikových častí. Dve vonkajšie časti obsahovali normálny živný roztok, v ktorom sa môžu baktérie voľne množiť. Ale v každej ďalšej sekcii sa pridali antibiotiká a čím bližšie bola sekcia k stredu misky, tým vyššia bola koncentrácia antibiotík.

Akonáhle teda baktérie dosiahli hranicu s ďalším úsekom, nezostávalo im nič iné, len sa vyvíjať, aby ohrozeniu života odolali. Nové kmene baktérií odolných voči antibiotikám sa ďalej množili, a tak časť po sekcii umierali staré kolónie a nové sa pomaly, ale isto posúvali smerom k víťaznému stredu Petriho misky. Vo videu samozrejme uvidíte niekoľkonásobne zrýchlený záznam tohto procesu, pretože celý experiment trval vedcom z Harvardu 11 dní.

Experiment má nielen vedeckú, ale aj vzdelávaciu hodnotu. Veľký priestor MEGA arény umožňuje vizuálne pozorovanie mutácií a prirodzeného výberu počas šírenia prednej časti bakteriálnej populácie.

Keďže rezistencia na antibiotiká sa neustále zvyšuje, v populácii baktérií sa objavujú početné paralelné evolučné línie, ktoré sa líšia fenotypom a genotypom.

Štúdiom baktérií v popredí a za prednou časťou bakteriálnej populácie vedci zistili niekoľko zaujímavých vecí. Ukázalo sa, že nie vždy evolúciu poháňajú vpred baktérie, ktoré sú najodolnejšie voči antibiotikám. Napodiv, niekedy sú tie najodolnejšie línie uväznené za citlivejšími baktériami. Zrejme za to môžu „predčasné“mutácie, kedy sú niektoré baktérie pripravené na prežitie vo vyššej koncentrácii antibiotika, ktoré sa v budúcnosti objaví, ale zatiaľ sa neobjavilo. V takejto situácii potenciálne adaptovanejšie baktérie ustúpia vpredu svojim kongenérom, ktoré sú presne prispôsobené skutočnej koncentrácii, ktorá momentálne existuje.

Na overenie tejto teórie vedci odobrali vzorky izolovaných kolónií baktérií s „predčasnými“mutáciami a násilne ich umiestnili pred prednú časť. Ako sa dalo očakávať, prežili v podmienkach, v ktorých hlavný bakteriálny front nemohol prežiť.

Vedci tiež zistili, že lepšia adaptácia na slabý antibiotický účinok neskôr urýchľuje adaptáciu na vyššie koncentrácie (na obrázku nižšie). Všetko je ako u ľudí, ktorí sa dokážu lepšie prispôsobiť zhoršujúcim sa životným podmienkam, ak zmeny nastávajú postupne a nebadane.