Bakterier kontra antibiotika: ett visuellt experiment

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Vad är "evolution"? Först och främst är detta en naturlig utveckling, åtföljd av en förändring i den genetiska sammansättningen och anpassning till miljön. Med andra ord muterar organismer gradvis för att överleva i svåra miljöer.

Och nu pratar vi inte bara om djur, utan också om bakterierna som omger oss. Forskare från Harvard Medical School har filmat en fantastisk video som visar oss utvecklingen av bakterien E. coli. Vi inbjuder dig att titta på den.

Kärnan i experimentet var följande: att visa hur bakterier anpassar sig till svåra miljöförhållanden för sin överlevnad. För detta skapades en gigantisk rektangulär petriskål som mäter 60 x 120 centimeter. Näringslösningen var inte enhetlig. Skålen var uppdelad i 9 rektangulära sektioner. De två yttre sektionerna innehöll en normal näringslösning där bakterier fritt kan föröka sig. Men i varje efterföljande avsnitt tillsattes antibiotika, och ju närmare sektionen är mitten av skålen, desto högre var koncentrationen av antibiotika.

Så fort bakterierna nådde gränsen till nästa avsnitt hade de alltså inget annat val än att utvecklas för att stå emot hotet mot deras liv. Nya stammar av antibiotikaresistenta bakterier fortsatte att föröka sig ytterligare, och så sektion för sektion dog gamla kolonier och nya fortsatte att sakta men säkert röra sig mot petriskålens segerrika centrum. Naturligtvis kommer du i videon att se en multiplicerad accelererad inspelning av denna process, eftersom hela experimentet tog Harvard-forskarna 11 dagar.

Experimentet har inte bara vetenskapligt utan också pedagogiskt värde. Det stora utrymmet på MEGA-arenan möjliggör visuell observation av mutationer och naturligt urval under spridningen av framsidan av bakteriepopulationen.

När antibiotikaresistensen fortsätter att öka, uppstår många parallella evolutionära linjer i bakteriepopulationen, som skiljer sig åt i fenotyp och genotyp.

Genom att studera bakterier i framkant och bakom framsidan av bakteriepopulationen har forskare upptäckt flera intressanta saker. Det visade sig att evolutionen inte alltid drivs framåt av bakterier som är mest resistenta mot antibiotika. Märkligt nog är ibland de mest motståndskraftiga linjerna fångade bakom de mer känsliga bakterierna. Tydligen beror detta på "för tidiga" mutationer, när vissa bakterier är redo att överleva i en högre koncentration av antibiotika, som kommer att dyka upp i framtiden, men som ännu inte har dykt upp. I en sådan situation ger potentiellt mer anpassade bakterier vika i fronten för sina kongener, som är anpassade just till den faktiska koncentrationen som finns för tillfället.

För att testa denna teori tog forskare prover av isolerade kolonier av bakterier med "för tidiga" mutationer och tvångsplacerade dem framför fronten. Som väntat överlevde de under förhållanden där den huvudsakliga bakteriefronten inte kunde överleva.

Forskarna fann också att bättre anpassning till en svag antibiotisk effekt senare påskyndar anpassningen till högre koncentrationer (bilden nedan). Allt är som människor som bättre kan anpassa sig till försämrade livsvillkor om förändringar sker gradvis och omärkligt.