El gran experimento de la escuela médica de harvard

Normalmente en el laboratorio de bacterias se crían en un entorno homogéneo. Los científicos de la escuela médica de harvard han ido más allá. Ellos organizaron un inusual experimento sobre la evolución de las bacterias en un entorno mixto — en la enorme "plato" con un tamaño de 120×60 cm

El espacio se ha dividido en zonas con diferente concentración de antibiótico, por lo que en la siguiente zona se llevan a cabo sólo de la generación de bacterias adecuadas mutaciones. En consecuencia, en la ronda final por el centro de la arena se "супермикробы", es decir, el máximo cambien su genotipo y el fenotipo es el resultado evolutivo de selección (véase sobre el aislamiento de приспособленцев al final del artículo).






Fotograma de la demostración de vídeo de la escuela médica de harvard. A medida que aumenta la resistencia de antibióticos en la población de bacterias se producen las líneas paralelas de la evolución, que se diferencian por el fenotipo y el genotipo.

Arena de batalla de los microbios a los antibióticos se llama MEGA (microbial evolution and growth arena). Este entorno especialmente diseñado para que con el crecimiento exponencial de la población de bacterias que no competían entre sí por los recursos limitados, como es habitual en la mayoría de los experimentos científicos. Recursos aquí prácticamente no se limitan a, y de las bacterias sólo se requiere capturar nuevos territorios y adaptarse a las nuevas condiciones de vida, multiplicando su población prácticamente sin límites.

En este sentido, el movimiento bacteriano frente asemeja a la expansión de la especie humana en el planeta Tierra en la edad media con la colonización de los nuevos territorios (supuestamente экспансивное desarrollo de la raza humana continuará y fuera de su planeta de origen con la colonización de todos los aptos para la vida de los territorios en la zona de alcance).




Arena de MEGA. Fotograma de la demostración de vídeo de la escuela médica de harvard

 

El experimento tiene no sólo científica, sino también educativo. Un gran espacio de la arena MEGA permite observar visualmente las mutaciones y la selección natural, al distribuir el frente bacteriana de la población. El espectáculo impresionante.

 

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Investigaciones anteriores han demostrado que el estructurados микросреды de este tipo aumentan la velocidad de la evolución en las pequeñas poblaciones de bacterias con un cambio en el genotipo (Q. Zhang et al., Science 333, 1764-1767 (2011)). Pero hasta entonces habían permanecido inexplorado pregunta, exactamente como sucede en las grandes poblaciones.

Para este experimento se ha concebido rectangular de petri con un tamaño de 120×60 cm, estructurada por zonas, con el exponencial aumento de la concentración de antibiótico trimetoprim desde la periferia hacia el centro, y también con los nutrientes esenciales para la reproducción de las bacterias. Una gran superficie de arena que impedía a las bacterias E. coli mezclarse entre sí para observar producen mutaciones.

El diseño de la arena de MEGA y el resultado de la proliferación bacteriana en el frente, en el plazo de 12 días se muestra en la ilustración B. Círculos de diferentes colores marcados 182 tipo de mutadas de las bacterias, de color indica la concentración de las bacterias. La línea entre especies coincide con la dirección de mutaciones, sobre la base de datos de vídeo.






Permanente, por lo que el aumento de la resistencia por parte de antibiótico en la población de bacterias se producen numerosas líneas paralelas de la evolución, que se diferencian por el fenotipo y el genotipo.






Habiendo estudiado las bacterias en la vanguardia y detrás de la parte delantera de la población, los científicos han descubierto varias cosas interesantes. Resultó que la evolución no siempre se transforman en adelante las bacterias más resistentes a los antibióticos. Curiosamente, a veces más resistentes hereditarios de la línea se encuentran encerrados detrás de los más sensibles de bacterias. Al parecer, esto se produce por la "prematuro" de mutaciones, cuando algunas bacterias se encuentran listos para sobrevivir en la más alta concentración de antibiótico, el cual aparecerá en el futuro, pero aún no ha aparecido. En tal situación potencialmente más adaptados bacterias ceden el asiento en frente de sus parientes que se adaptan exactamente a la actual concentración existente en este momento.

Para probar esta teoría, los científicos tomaron muestras aisladas de las colonias de bacterias con "prematuro" mutaciones y la fuerza de los pusieron delante de la frente. Tal y como se esperaba, han sobrevivido en condiciones donde el principal bacteriana frente sobrevivir no puede.




Ilustración: escuela de medicina de harvard. Espacial de la trampa de compensación de las mutaciones en las bacterias, que son tan adelantado a su tiempo, que incluso después de la ocurrencia de las condiciones adecuadas ya están encerrados detrás de comenzado el frente.

 

Los científicos han investigado el genotipo más mutadas de especies de bacterias, que lograron sobrevivir a la solución con la máxima concentración триметоприма. Se ha aclarado que estas especies a menudo sometido a mutaciones del gen folA, que codifica дигидрофолат-редуктазу (DHFR) y es el objetivo de триметоприма. Cuanto más la capacidad de resistencia de bactria al antibiótico más se mutaciones en este gen.

Además, se encontraron mutaciones en varios genes que no tienen relación a la acción de un determinado antibiótico. Entre ellos se опероны mar y sox, que son responsables de la respuesta al estrés. Anteriormente se sabía que estos "factores estresantes" los genes juegan un papel importante para el éxito de la resistencia a los antibióticos.

 

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Los científicos también han descubierto que la mejor adaptación a la relajación en los efectos de un antibiótico acelera posteriormente, la adaptación a las más altas concentraciones (en la ilustración de abajo). Todos como personas, que son capaces de adaptarse mejor a ухудшающимся condiciones de vida, si los cambios se producen poco a poco y en silencio.





El experimento se describe en el artículo científico, publicado el 9 de septiembre de 2016 en la revista Science(doi:10.1126/science.aag0822). publicado

 

Autor: Anatoly Ализар

 

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Fuente: geektimes.ru/post/280266/

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