Bakterieë teenoor antibiotika: 'n visuele eksperiment

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Wat is "evolusie"? Eerstens is dit 'n natuurlike ontwikkeling, gepaardgaande met 'n verandering in die genetiese samestelling en aanpassing by die omgewing. Met ander woorde, organismes muteer geleidelik om in moeilike omgewings te oorleef.

En nou praat ons nie net van diere nie, maar ook van die bakterieë wat ons omring. Wetenskaplikes van Harvard Mediese Skool het 'n wonderlike video verfilm wat ons die evolusie van die bakterieë E. coli wys. Ons nooi jou uit om daarna te kyk.

Die kern van die eksperiment was soos volg: om te demonstreer hoe bakterieë aanpas by moeilike omgewingstoestande vir hul oorlewing. Hiervoor is 'n reuse reghoekige Petri-skottel van 60 x 120 sentimeter geskep. Die voedingsoplossing was nie eenvormig nie. Die bak is in 9 reghoekige afdelings verdeel. Die twee buitenste gedeeltes het 'n normale voedingsoplossing bevat waarin bakterieë vrylik kan vermeerder. Maar in elke daaropvolgende afdeling is antibiotika bygevoeg, en hoe nader die afdeling aan die middel van die bak is, hoe hoër was die konsentrasie antibiotika.

Sodra die bakterieë dus die grens met die volgende afdeling bereik het, het hulle geen ander keuse gehad as om te ontwikkel om die bedreiging van hul lewens te weerstaan nie. Nuwe stamme antibiotika-weerstandige bakterieë het voortgegaan om verder te vermeerder, en so afdeling vir afdeling het ou kolonies gesterf, en nuwes het stadig maar seker voortgegaan om na die seëvierende sentrum van die Petri-skottel te beweeg. Natuurlik, in die video sal jy 'n vermenigvuldig versnelde opname van hierdie proses sien, want die hele eksperiment het die Harvard-wetenskaplikes 11 dae geneem.

Die eksperiment het nie net wetenskaplike nie, maar ook opvoedkundige waarde. Die groot ruimte van die MEGA-arena maak voorsiening vir visuele waarneming van mutasies en natuurlike seleksie tydens die verspreiding van die voorkant van die bakteriese populasie.

Soos antibiotika weerstandigheid aanhou toeneem, kom talle parallelle evolusionêre lyne in die bakteriese populasie na vore, wat verskil in fenotipe en genotipe.

Deur bakterieë aan die voorpunt en agter die voorkant van die bakteriese bevolking te bestudeer, het wetenskaplikes verskeie interessante dinge ontdek. Dit het geblyk dat evolusie nie altyd vorentoe gedryf word deur bakterieë wat die meeste weerstand teen antibiotika is nie. Vreemd genoeg word soms die mees weerstandbiedende geslagte agter die meer sensitiewe bakterieë vasgevang. Dit is blykbaar as gevolg van "voortydige" mutasies, wanneer sommige bakterieë gereed is om te oorleef in 'n hoër konsentrasie antibiotika, wat in die toekoms sal verskyn, maar nog nie verskyn het nie. In so 'n situasie gee potensieel meer aangepaste bakterieë aan die voorkant pad vir hul nageslagte, wat presies aangepas is by die werklike konsentrasie wat op die oomblik bestaan.

Om hierdie teorie te toets, het wetenskaplikes monsters geneem van geïsoleerde kolonies bakterieë met "voortydige" mutasies en dit met geweld voor die voorkant geplaas. Soos verwag, het hulle oorleef in toestande waarin die hoofbakteriefront nie kon oorleef nie.

Die wetenskaplikes het ook gevind dat beter aanpassing by 'n swak antibiotika-effek later aanpassing by hoër konsentrasies versnel (foto hieronder). Alles is soos mense wat beter by verslegtende lewensomstandighede kan aanpas as veranderinge geleidelik en onmerkbaar plaasvind.