Бактериялар антибиотиктерге қарсы: көрнекі эксперимент

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

«Эволюция» дегеніміз не? Ең алдымен, бұл генетикалық құрамның өзгеруімен және қоршаған ортаға бейімделуімен бірге жүретін табиғи даму. Басқаша айтқанда, күрделі ортада тіршілік ету үшін организмдер біртіндеп мутацияға ұшырайды.

Ал енді біз жануарлар туралы ғана емес, бізді қоршап тұрған бактериялар туралы да айтып отырмыз. Гарвард медициналық мектебінің ғалымдары E. coli бактериясының эволюциясын көрсететін таңғажайып бейнеролик түсірді. Оны көруге шақырамыз.

Эксперименттің мәні келесідей болды: бактериялардың тіршілік ету үшін қиын экологиялық жағдайларға қалай бейімделетінін көрсету. Ол үшін өлшемі 60 х 120 сантиметр болатын алып тік бұрышты Петри табақшасы жасалды. Қоректік ерітінді біркелкі болмады. Тостаған төртбұрышты 9 бөлікке бөлінді. Екі сыртқы бөлікте бактериялар еркін көбейе алатын қалыпты қоректік ерітінді бар. Бірақ әрбір келесі бөлімде антибиотиктер қосылды және бөлім тостағанның ортасына неғұрлым жақын болса, антибиотиктердің концентрациясы соғұрлым жоғары болды.

Осылайша, бактериялар келесі бөліммен шекараға жеткенде, олардың өміріне төнген қауіпке төтеп беру үшін эволюциядан басқа амалдары қалмады. Антибиотиктерге төзімді бактериялардың жаңа штаммдары одан әрі көбеюін жалғастырды, осылайша бөлімдер бойынша ескі колониялар өлді, ал жаңалары баяу, бірақ сенімді түрде Петри табақшасының жеңімпаз орталығына қарай жылжи берді. Әрине, бейнеде сіз бұл процестің еселенген жеделдетілген жазбасын көресіз, өйткені бүкіл тәжірибе Гарвард ғалымдарына 11 күнге созылды.

Эксперименттің ғылыми ғана емес, тәрбиелік мәні де бар. MEGA аренасының үлкен кеңістігі бактериялық популяцияның фронтының таралуы кезінде мутацияларды және табиғи сұрыптауды визуалды бақылауға мүмкіндік береді.

Антибиотиктерге төзімділік арта түскен сайын, бактерия популяциясында фенотипі мен генотипі бойынша ерекшеленетін көптеген параллель эволюциялық сызықтар пайда болады.

Бактериялардың алдыңғы және артындағы бактерияларды зерттей отырып, ғалымдар бірнеше қызықты нәрселерді ашты. Антибиотиктерге ең төзімді бактериялар эволюцияны әрқашан алға жылжыта бермейтіні белгілі болды. Бір қызығы, кейде ең төзімді тұқымдар неғұрлым сезімтал бактериялардың артында қалады. Шамасы, бұл кейбір бактериялар болашақта пайда болатын, бірақ әлі пайда болмаған антибиотиктің жоғары концентрациясында өмір сүруге дайын болған «мезгілсіз» мутацияларға байланысты. Мұндай жағдайда әлеуетті бейімделген бактериялар алдыңғы қатарда қазіргі кездегі нақты концентрацияға бейімделген өздерінің туыстарына жол береді.

Бұл теорияны тексеру үшін ғалымдар «мезгілсіз» мутациялары бар бактериялардың оқшауланған колонияларының үлгілерін алып, оларды майданның алдына күшпен орналастырды. Күтілгендей, олар негізгі бактериялық фронт өмір сүре алмайтын жағдайларда аман қалды.

Сондай-ақ ғалымдар әлсіз антибиотик әсеріне жақсы бейімделу кейінірек жоғары концентрацияларға бейімделуді тездететінін анықтады (төмендегі сурет). Егер өзгерістер бірте-бірте және байқалмайтын болса, бәрі нашарлаған өмір жағдайларына жақсы бейімделетін адамдар сияқты.