Bakterier versus antibiotika: et visuelt eksperiment

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Hvad er "evolution"? Først og fremmest er dette en naturlig udvikling, ledsaget af en ændring i den genetiske sammensætning og tilpasning til miljøet. Med andre ord muterer organismer gradvist for at overleve i vanskelige miljøer.

Og nu taler vi ikke kun om dyr, men også om de bakterier, der omgiver os. Forskere fra Harvard Medical School har filmet en fantastisk video, der viser os udviklingen af bakterien E. coli. Vi inviterer dig til at se den.

Essensen af eksperimentet var som følger: at demonstrere, hvordan bakterier tilpasser sig vanskelige miljøforhold for deres overlevelse. Til dette blev der skabt en kæmpe rektangulær petriskål, der måler 60 x 120 centimeter. Næringsopløsningen var ikke ensartet. Skålen var opdelt i 9 rektangulære sektioner. De to ydre sektioner indeholdt en normal næringsopløsning, hvor bakterier frit kan formere sig. Men i hvert efterfølgende afsnit blev der tilføjet antibiotika, og jo tættere afsnittet er på midten af skålen, jo højere var koncentrationen af antibiotika.

Så snart bakterierne nåede grænsen til næste afsnit, havde de således intet andet valg end at udvikle sig for at modstå truslen mod deres liv. Nye stammer af antibiotika-resistente bakterier fortsatte med at formere sig yderligere, og så sektion for sektion døde gamle kolonier, og nye fortsatte med at bevæge sig langsomt, men sikkert mod Petriskålens sejrrige centrum. Selvfølgelig vil du i videoen se en multipliceret accelereret optagelse af denne proces, fordi hele eksperimentet tog Harvard-forskerne 11 dage.

Forsøget har ikke kun videnskabelig, men også uddannelsesmæssig værdi. Det store rum i MEGA-arenaen giver mulighed for visuel observation af mutationer og naturlig selektion under spredningen af forsiden af bakteriepopulationen.

Efterhånden som antibiotikaresistens fortsætter med at stige, opstår der adskillige parallelle evolutionære linjer i bakteriepopulationen, som adskiller sig i fænotype og genotype.

Ved at studere bakterier forrest og bagved forsiden af bakteriepopulationen har forskerne opdaget flere interessante ting. Det viste sig, at evolutionen ikke altid er drevet frem af bakterier, der er mest resistente over for antibiotika. Mærkeligt nok er nogle gange de mest resistente slægter fanget bag de mere følsomme bakterier. Det skyldes tilsyneladende "for tidlige" mutationer, hvor nogle bakterier er klar til at overleve i en højere koncentration af antibiotika, som vil dukke op i fremtiden, men som endnu ikke er dukket op. I en sådan situation giver potentielt mere tilpassede bakterier plads i fronten til deres congenere, som er tilpasset netop den faktiske koncentration, der er i øjeblikket.

For at teste denne teori tog forskerne prøver af isolerede kolonier af bakterier med "for tidlige" mutationer og tvangsplacerede dem foran fronten. Som forventet overlevede de under forhold, hvor den primære bakteriefront ikke kunne overleve.

Forskerne fandt også ud af, at bedre tilpasning til en svag antibiotisk effekt senere fremskynder tilpasningen til højere koncentrationer (billedet nedenfor). Alt er som mennesker, der er bedre i stand til at tilpasse sig forringede levevilkår, hvis ændringer sker gradvist og umærkeligt.