باکتری ها در مقابل آنتی بیوتیک ها: یک آزمایش بصری

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

"تکامل" چیست؟ اول از همه، این یک پیشرفت طبیعی است که با تغییر در ترکیب ژنتیکی و سازگاری با محیط همراه است. به عبارت دیگر، موجودات به تدریج جهش می یابند تا در محیط های سخت زنده بمانند.

و اکنون ما نه تنها در مورد حیوانات، بلکه در مورد باکتری هایی که ما را احاطه کرده اند نیز صحبت می کنیم. دانشمندان دانشکده پزشکی هاروارد ویدیوی شگفت انگیزی را فیلمبرداری کرده اند که تکامل باکتری E. coli را به ما نشان می دهد. شما را به تماشای آن دعوت می کنیم.

ماهیت آزمایش به شرح زیر بود: نشان دادن چگونگی سازگاری باکتری ها با شرایط محیطی دشوار برای بقای خود. برای این کار یک ظرف پتری مستطیل شکل غول پیکر به ابعاد 60 در 120 سانتی متر ساخته شد. محلول غذایی یکنواخت نبود. کاسه به 9 قسمت مستطیلی تقسیم شد. دو بخش بیرونی حاوی یک محلول غذایی معمولی بود که در آن باکتری‌ها می‌توانند آزادانه تکثیر شوند. اما در هر قسمت بعدی آنتی بیوتیک اضافه می شد و هر چه قسمت به وسط کاسه نزدیکتر باشد غلظت آنتی بیوتیک ها بیشتر می شد.

بنابراین، به محض اینکه باکتری ها به مرز قسمت بعدی رسیدند، چاره ای جز تکامل برای مقاومت در برابر تهدید جان خود نداشتند. گونه‌های جدید باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک به تکثیر بیشتر ادامه دادند، و بنابراین بخش به بخش، کلنی‌های قدیمی مردند، و کلنی‌های جدید به آرامی اما مطمئناً به سمت مرکز پیروز پتری دیش حرکت کردند. البته در این ویدیو ضبط چند برابر شتابی از این فرآیند را مشاهده خواهید کرد، زیرا کل آزمایش 11 روز برای دانشمندان هاروارد طول کشید.

این آزمایش نه تنها ارزش علمی، بلکه آموزشی نیز دارد. فضای بزرگ عرصه MEGA امکان مشاهده بصری جهش ها و انتخاب طبیعی را در حین گسترش جلوی جمعیت باکتریایی فراهم می کند.

با ادامه افزایش مقاومت آنتی بیوتیکی، خطوط تکاملی موازی متعددی در جمعیت باکتری ظاهر می شود که از نظر فنوتیپ و ژنوتیپ متفاوت هستند.

دانشمندان با مطالعه باکتری ها در خط مقدم و پشت جمعیت باکتری ها چندین چیز جالب را کشف کردند. مشخص شد که تکامل همیشه توسط باکتری‌هایی که در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم‌تر هستند، پیش نمی‌رود. به اندازه کافی عجیب، گاهی اوقات مقاوم ترین دودمان ها در پشت باکتری های حساس تر به دام می افتند. ظاهراً این به دلیل جهش های "نارس" است، زمانی که برخی از باکتری ها آماده زنده ماندن در غلظت بالاتر آنتی بیوتیک هستند، که در آینده ظاهر می شود، اما هنوز ظاهر نشده است. در چنین شرایطی، باکتری‌های بالقوه سازگارتر جای خود را در جلو به همنوعان خود می‌دهند، که دقیقاً با غلظت واقعی موجود در حال حاضر سازگار شده‌اند.

برای آزمایش این نظریه، دانشمندان نمونه هایی از کلنی های جدا شده از باکتری ها با جهش های "نارس" را برداشتند و آنها را به زور در جلوی بدن قرار دادند. همانطور که انتظار می رفت، آنها در شرایطی زنده ماندند که جبهه اصلی باکتری نمی توانست زنده بماند.

دانشمندان همچنین دریافتند که سازگاری بهتر با اثر ضعیف آنتی بیوتیکی بعداً سازگاری با غلظت های بالاتر را تسریع می کند (تصویر زیر). همه چیز مانند افرادی است که اگر تغییرات تدریجی و نامحسوس رخ دهد، بهتر می توانند خود را با شرایط رو به وخامت زندگی وفق دهند.