ბაქტერიები ანტიბიოტიკების წინააღმდეგ: ვიზუალური ექსპერიმენტი

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

რა არის "ევოლუცია"? უპირველეს ყოვლისა, ეს არის ბუნებრივი განვითარება, რომელსაც თან ახლავს გენეტიკური შემადგენლობის ცვლილება და გარემოსთან ადაპტაცია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ორგანიზმები თანდათან მუტაციას განიცდიან, რათა გადარჩნენ რთულ გარემოში.

ახლა კი ჩვენ ვსაუბრობთ არა მხოლოდ ცხოველებზე, არამედ ბაქტერიებზე, რომლებიც ჩვენს გარშემოა. ჰარვარდის სამედიცინო სკოლის მეცნიერებმა გადაიღეს საოცარი ვიდეო, რომელიც გვიჩვენებს E. coli ბაქტერიის ევოლუციას. გეპატიჟებით მის სანახავად.

ექსპერიმენტის არსი შემდეგი იყო: იმის დემონსტრირება, თუ როგორ ეგუებიან ბაქტერიები რთულ გარემო პირობებს მათი გადარჩენისთვის. ამისთვის შეიქმნა გიგანტური მართკუთხა პეტრის ჭურჭელი ზომით 60 x 120 სანტიმეტრი. მკვებავი ხსნარი არ იყო ერთგვაროვანი. თასი დაყოფილი იყო 9 სწორკუთხა ნაწილად. ორი გარე განყოფილება შეიცავდა ნორმალურ საკვებ ხსნარს, რომელშიც ბაქტერიები თავისუფლად მრავლდებიან. მაგრამ ყოველ მომდევნო განყოფილებაში ემატებოდა ანტიბიოტიკები და რაც უფრო ახლოს იყო განყოფილება თასის შუათან, მით უფრო მაღალი იყო ანტიბიოტიკების კონცენტრაცია.

ამრიგად, როგორც კი ბაქტერიები მიაღწიეს მომდევნო მონაკვეთის საზღვარს, მათ სხვა არჩევანი არ ჰქონდათ გარდა ევოლუციისა, რათა გაუძლონ მათ სიცოცხლეს საფრთხეს. ანტიბიოტიკებისადმი მდგრადი ბაქტერიების ახალი შტამები აგრძელებდნენ შემდგომ გამრავლებას და ასე ნაწილ-ნაწილ კვდებოდა ძველი კოლონიები, ახლები კი ნელა, მაგრამ აუცილებლად მოძრაობდნენ პეტრის კერძის გამარჯვებული ცენტრისკენ. რა თქმა უნდა, ვიდეოში ნახავთ ამ პროცესის მრავალჯერ დაჩქარებულ ჩანაწერს, რადგან მთელ ექსპერიმენტს ჰარვარდის მეცნიერებს 11 დღე დასჭირდათ.

ექსპერიმენტს არა მხოლოდ მეცნიერული, არამედ საგანმანათლებლო ღირებულებაც აქვს. MEGA არენის დიდი სივრცე საშუალებას იძლევა ვიზუალური დაკვირვება მუტაციებზე და ბუნებრივ გადარჩევაზე ბაქტერიული პოპულაციის ფრონტის გავრცელების დროს.

ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტობის ზრდასთან ერთად, ბაქტერიების პოპულაციაში წარმოიქმნება მრავალი პარალელური ევოლუციური ხაზი, რომლებიც განსხვავდებიან ფენოტიპითა და გენოტიპებით.

ბაქტერიების პოპულაციის წინა და უკანა პლანზე მყოფი ბაქტერიების შესწავლით მეცნიერებმა რამდენიმე საინტერესო რამ აღმოაჩინეს. გაირკვა, რომ ევოლუციას ყოველთვის არ წარმართავს ბაქტერიები, რომლებიც ყველაზე მდგრადია ანტიბიოტიკების მიმართ. უცნაურად საკმარისია, რომ ხანდახან ყველაზე მდგრადი შტოები უფრო მგრძნობიარე ბაქტერიების მიღმა რჩებიან. როგორც ჩანს, ეს გამოწვეულია „ნაადრევი“მუტაციებით, როდესაც ზოგიერთი ბაქტერია მზადაა გადარჩენისთვის ანტიბიოტიკის უფრო მაღალი კონცენტრაციით, რომელიც მომავალში გამოჩნდება, მაგრამ ჯერ არ გამოჩენილა. ასეთ ვითარებაში, პოტენციურად უფრო ადაპტირებული ბაქტერიები წინა მხარეს უთმობენ ადგილს თავიანთ კონგენერებს, რომლებიც ადაპტირებულია ზუსტად იმ ფაქტობრივ კონცენტრაციასთან, რომელიც ამჟამად არსებობს.

ამ თეორიის შესამოწმებლად მეცნიერებმა აიღეს „ნაადრევი“მუტაციების მქონე ბაქტერიების იზოლირებული კოლონიების ნიმუშები და ძალით მოათავსეს ისინი წინა მხარეს. როგორც მოსალოდნელი იყო, ისინი გადარჩნენ ისეთ პირობებში, რომლებშიც მთავარი ბაქტერიული ფრონტი ვერ გადარჩებოდა.

მეცნიერებმა ასევე აღმოაჩინეს, რომ უკეთესი ადაპტაცია სუსტ ანტიბიოტიკურ ეფექტთან მოგვიანებით აჩქარებს ადაპტაციას მაღალ კონცენტრაციებთან (სურათი ქვემოთ). ყველაფერი ჰგავს ადამიანებს, რომლებიც უკეთ ერგებიან ცხოვრების გაუარესებულ პირობებს, თუ ცვლილებები მოხდება თანდათანობით და შეუმჩნევლად.