Bacteria versus antibiotics: isang visual na eksperimento

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Ano ang "ebolusyon"? Una sa lahat, ito ay isang likas na pag-unlad, na sinamahan ng isang pagbabago sa komposisyon ng genetic at pagbagay sa kapaligiran. Sa madaling salita, unti-unting nagmu-mutate ang mga organismo upang mabuhay sa mahihirap na kapaligiran.

At ngayon ay pinag-uusapan natin hindi lamang ang tungkol sa mga hayop, kundi pati na rin ang tungkol sa bakterya na nakapaligid sa atin. Ang mga siyentipiko mula sa Harvard Medical School ay nakunan ng isang kamangha-manghang video na nagpapakita sa amin ng ebolusyon ng bacteria na E. coli. Inaanyayahan ka naming panoorin ito.

Ang kakanyahan ng eksperimento ay ang mga sumusunod: upang ipakita kung paano umangkop ang bakterya sa mahirap na mga kondisyon sa kapaligiran para sa kanilang kaligtasan. Para dito, nilikha ang isang higanteng hugis-parihaba na Petri dish na may sukat na 60 x 120 sentimetro. Ang solusyon sa nutrisyon ay hindi pare-pareho. Ang mangkok ay nahahati sa 9 na hugis-parihaba na mga seksyon. Ang dalawang panlabas na seksyon ay naglalaman ng isang normal na solusyon sa nutrisyon kung saan ang bakterya ay maaaring malayang dumami. Ngunit sa bawat kasunod na seksyon, ang mga antibiotic ay idinagdag, at kung mas malapit ang seksyon sa gitna ng mangkok, mas mataas ang konsentrasyon ng mga antibiotic.

Kaya, sa sandaling maabot ng bakterya ang hangganan ng susunod na seksyon, wala silang pagpipilian kundi mag-evolve upang mapaglabanan ang banta sa kanilang buhay. Ang mga bagong strain ng bacteria na lumalaban sa antibiotic ay patuloy na dumami, at sa gayon seksyon sa seksyon, ang mga lumang kolonya ay namatay, at ang mga bago ay patuloy na dahan-dahan ngunit tiyak na lumipat patungo sa matagumpay na sentro ng Petri dish. Siyempre, sa video makikita mo ang isang multiply accelerated na pag-record ng prosesong ito, dahil ang buong eksperimento ay tumagal ng 11 araw ng mga siyentipiko ng Harvard.

Ang eksperimento ay hindi lamang pang-agham kundi pati na rin ang halagang pang-edukasyon. Ang malaking espasyo ng MEGA arena ay nagbibigay-daan para sa visual na pagmamasid ng mga mutasyon at natural na pagpili sa panahon ng pagkalat ng harapan ng populasyon ng bacterial.

Habang patuloy na tumataas ang resistensya ng antibiotic, maraming magkakatulad na linya ng ebolusyon ang lumalabas sa populasyon ng bakterya, na naiiba sa phenotype at genotype.

Sa pamamagitan ng pag-aaral ng bakterya sa harapan at sa likod ng harapan ng populasyon ng bakterya, natuklasan ng mga siyentipiko ang ilang mga kagiliw-giliw na bagay. Ito ay lumabas na ang ebolusyon ay hindi palaging hinihimok ng mga bakterya na pinaka-lumalaban sa mga antibiotics. Kakatwa, kung minsan ang pinaka-lumalaban na mga linya ay nakulong sa likod ng mas sensitibong bakterya. Tila, ito ay dahil sa "napaaga" na mga mutasyon, kapag ang ilang mga bakterya ay handa nang mabuhay sa isang mas mataas na konsentrasyon ng antibyotiko, na lilitaw sa hinaharap, ngunit hindi pa lumilitaw. Sa ganoong sitwasyon, ang mga potensyal na mas inangkop na bakterya ay nagbibigay daan sa harap ng kanilang mga congener, na eksaktong inangkop sa aktwal na konsentrasyon na umiiral sa sandaling ito.

Upang subukan ang teoryang ito, ang mga siyentipiko ay kumuha ng mga sample ng mga nakahiwalay na kolonya ng bakterya na may "napaaga" na mga mutasyon at puwersahang inilagay ang mga ito sa harap ng harapan. Tulad ng inaasahan, nakaligtas sila sa mga kondisyon kung saan ang pangunahing bacterial front ay hindi maaaring mabuhay.

Natuklasan din ng mga siyentipiko na ang mas mahusay na pagbagay sa mahinang epekto ng antibyotiko ay nagpapabilis sa pagbagay sa mas mataas na konsentrasyon (nakalarawan sa ibaba). Ang lahat ay parang mga tao na mas kayang umangkop sa lumalalang kondisyon ng pamumuhay kung ang mga pagbabago ay nangyayari nang unti-unti at hindi mahahalata.