Bakterie versus antibiotika: vizuální experiment

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Co je to "evoluce"? V prvé řadě se jedná o přirozený vývoj, provázený změnou genetického složení a adaptací na prostředí. Jinými slovy, organismy postupně mutují, aby přežily v obtížném prostředí.

A teď mluvíme nejen o zvířatech, ale také o bakteriích, které nás obklopují. Vědci z Harvard Medical School natočili úžasné video, které nám ukazuje vývoj bakterie E. coli. Zveme vás ke sledování.

Podstata experimentu byla následující: demonstrovat, jak se bakterie přizpůsobují obtížným podmínkám prostředí pro své přežití. K tomu vznikla obří obdélníková Petriho miska o rozměrech 60 x 120 centimetrů. Živný roztok nebyl jednotný. Mísa byla rozdělena na 9 obdélníkových částí. Dvě vnější sekce obsahovaly normální živný roztok, ve kterém se mohou bakterie volně množit. Ale v každé další sekci byla přidána antibiotika a čím blíže byla sekce ke středu misky, tím vyšší byla koncentrace antibiotik.

Jakmile se tedy bakterie dostaly na hranici s dalším úsekem, nezbylo jim nic jiného, než se vyvinout, aby ustály ohrožení svého života. Stále se dále množily nové kmeny bakterií rezistentních na antibiotika, a tak po částech umíraly staré kolonie a nové se pomalu, ale jistě pohybovaly směrem k vítěznému středu Petriho misky. Na videu samozřejmě uvidíte mnohonásobně zrychlený záznam tohoto procesu, protože celý experiment trval harvardským vědcům 11 dní.

Experiment má nejen vědeckou, ale i vzdělávací hodnotu. Velký prostor MEGA arény umožňuje vizuální pozorování mutací a přirozeného výběru při šíření přední části bakteriální populace.

Vzhledem k tomu, že rezistence na antibiotika stále roste, v bakteriální populaci se objevují četné paralelní evoluční linie, které se liší fenotypem a genotypem.

Studiem bakterií v popředí a za přední částí bakteriální populace vědci objevili několik zajímavých věcí. Ukázalo se, že evoluci ne vždy ženou kupředu bakterie, které jsou vůči antibiotikům nejodolnější. Kupodivu někdy jsou nejodolnější linie uvězněny za citlivějšími bakteriemi. Zřejmě za to mohou „předčasné“mutace, kdy jsou některé bakterie připraveny přežít ve vyšší koncentraci antibiotika, které se v budoucnu objeví, ale zatím se neobjevily. V takové situaci potenciálně adaptovanější bakterie ustupují v popředí svým kongenerům, které jsou přizpůsobeny přesně aktuální koncentraci, která v danou chvíli existuje.

Aby vědci ověřili tuto teorii, odebrali vzorky izolovaných kolonií bakterií s „předčasnými“mutacemi a násilně je umístili před přední část. Podle očekávání přežili v podmínkách, ve kterých hlavní bakteriální fronta nemohla přežít.

Vědci také zjistili, že lepší adaptace na slabý antibiotický účinek později urychluje adaptaci na vyšší koncentrace (na obrázku níže). Vše je jako u lidí, kteří se lépe přizpůsobují zhoršujícím se životním podmínkám, pokud ke změnám dochází postupně a neznatelně.