Bakteerit vs. antibiootit: visuaalinen koe

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Mikä on "evoluutio"? Ensinnäkin tämä on luonnollista kehitystä, johon liittyy muutos geneettisessä koostumuksessa ja sopeutuminen ympäristöön. Toisin sanoen organismit mutatoituvat vähitellen selviytyäkseen vaikeissa ympäristöissä.

Ja nyt emme puhu vain eläimistä, vaan myös meitä ympäröivistä bakteereista. Harvardin lääketieteellisen koulun tutkijat ovat kuvanneet hämmästyttävän videon, joka näyttää meille E. coli -bakteerin evoluution. Kutsumme sinut katsomaan sitä.

Kokeen ydin oli seuraava: osoittaa, kuinka bakteerit sopeutuvat vaikeisiin ympäristöolosuhteisiin selviytyäkseen. Tätä varten luotiin jättimäinen suorakaiteen muotoinen petrimalja, jonka mitat olivat 60 x 120 senttimetriä. Ravinneliuos ei ollut tasainen. Kulho oli jaettu 9 suorakaiteen muotoiseen osaan. Kahdessa ulkoosassa oli normaali ravinneliuos, jossa bakteerit voivat vapaasti lisääntyä. Mutta jokaisessa seuraavassa osassa lisättiin antibiootteja, ja mitä lähempänä osa on kulhon keskiosaa, sitä korkeampi antibioottien pitoisuus oli.

Siten heti kun bakteerit saavuttivat seuraavan osan rajan, heillä ei ollut muuta vaihtoehtoa kuin kehittyä kestämään henkensä uhka. Uudet antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien kannat lisääntyivät edelleen, ja siten osa jaksolta vanhat pesäkkeet kuolivat ja uudet jatkoivat hitaasti mutta varmasti siirtymistä kohti Petrimaljan voittoisaa keskustaa. Tietenkin videolla näet tämän prosessin moninkertaisesti kiihdytetyn tallennuksen, koska koko kokeilu kesti Harvardin tiedemiehiltä 11 päivää.

Kokeella ei ole vain tieteellistä vaan myös opetuksellista arvoa. MEGA-areenan suuri tila mahdollistaa mutaatioiden ja luonnollisen valinnan visuaalisen havainnoinnin bakteeripopulaation etuosan leviämisen aikana.

Antibioottiresistenssin lisääntyessä bakteeripopulaatiossa ilmaantuu lukuisia rinnakkaisia evoluutiolinjoja, jotka eroavat fenotyypin ja genotyypin suhteen.

Tutkimalla bakteereja bakteeripopulaation eturintamassa ja takana, tiedemiehet ovat havainneet useita mielenkiintoisia asioita. Kävi ilmi, että evoluutiota eivät aina vie eteenpäin bakteerit, jotka ovat vastustuskykyisimpiä antibiooteille. Kummallista kyllä, joskus vastustuskykyisimmat linjat jäävät loukkuun herkempien bakteerien taakse. Ilmeisesti tämä johtuu "ennenaikaisista" mutaatioista, kun jotkut bakteerit ovat valmiita selviytymään korkeammassa antibioottipitoisuudessa, joka ilmestyy tulevaisuudessa, mutta ei ole vielä ilmestynyt. Tällaisessa tilanteessa mahdollisesti sopeutuneemmat bakteerit väistyvät etupuolella sukulaisilleen, jotka ovat mukautuneet juuri tällä hetkellä vallitsevaan pitoisuuteen.

Tämän teorian testaamiseksi tutkijat ottivat näytteitä eristetyistä bakteeripesäkkeistä, joissa oli "ennenaikaisia" mutaatioita, ja asettivat ne väkisin etuosan eteen. Kuten odotettiin, ne selvisivät olosuhteissa, joissa pääbakteeririntama ei voinut selviytyä.

Tutkijat havaitsivat myös, että parempi sopeutuminen heikkoon antibioottivaikutukseen nopeuttaa myöhemmin sopeutumista suurempiin pitoisuuksiin (kuvassa alla). Kaikki on kuin ihmiset, jotka pystyvät paremmin sopeutumaan heikkeneviin elinoloihin, jos muutokset tapahtuvat vähitellen ja huomaamattomasti.