Michael Baym, Harvard Medical School

Jak prosté
Klíčová vlastnost pro přežití bakterií je dokázat se vypořádat s nástrahami prostředí, které se snaží osídlit. Většina laboratorních experimentů zkoumajících evoluci bakteriální rezistence na antibiotika probíhá v dobře promíchaných nádobách, kam vědci přidávají pokusným tvorečkům různé mňamky a přežije jen ten nejsilnější. Na hrdinu pak čeká další kolo souboje. Není to příliš názorné a oddělit různé vývojové linie je téměř nemožné.

Escherichia coli . Kredit: Center for Disease Control

Michael Baym z Harvard Medical School ovšem tvrdí, že v běžném prostředí nemusí přežít pouze ti nejsilnější. Přežijí prostě ti, kterým se podaří osídlit nové prostředí. 

S kolegy tedy připravil elegantní experiment sestávající z obrovské petriho misky (přibližně 50 x 100 cm), na kterou připravili bakteriím Escherichia coli překážkovou dráhu ze zvyšujících se koncentrací antibiotika. Na startu dostaly bakterie čistý agar ohraničený pásem agaru s přídavkem antibiotika v koncentraci mírně překračující smrtelnou dávku. Další pás agaru obsahoval desetinásobnou dávku antibiotika, ještě další stonásobnou a v cíli byl tisícinásobek původní koncentrace antibiotika.

Logo Harvard Medical School

2D evoluce
Bakterie, které zmutovaly tak, že dokázaly přežít na vyšší metě, předaly svým potomkům klíč k přežití a nové území k osídlení. Nejodolnější mutanti, kteří osídlili cílovou metu, se dokázali vyrovnat s tisícinásobnou koncentrací antibiotika, které na začátku experimentu dokázalo zahubit celé startovní pole. Od startovního výstřelu do osídlení cílové mety uběhlo zhruba 11 dní...

Na  videu je krásně vidět, jak se vznikající vývojové větve prokousávají agarem a za sebou zanechávají záznam své evoluce:


Experiment ukázal, že i s rezistencí vůči antibiotikům to může být „něco za něco“. Superrezistence byla v některých liniích vykoupena zpomaleným růstem. Tito opozdilci pak osídlili ohraničené oblasti na agaru s nižší koncentrací antibiotika.
Autoři experimentu předpokládají, že obdobné uspořádání lze použít na výzkum mikrobiálního vývoje při různých typech omezení prostředí.

Opět se potvrzuje, že v jednoduchosti je krása. Je to tak jednoduché, až se skutečně divím, že to ještě nikoho nenapadlo. A nebo ještě nikoho nenapadlo otisknout podobný experiment v Science :-)

Zdroj:
https://science.sciencemag.org/content/353/6304/1147

https://www.sciencenews.org/article/scientists-watch-bacteria-evolve-antibiotic-resistance