Ćwierć wieku ewolucji bakterii

Jest to ważne osiągnięcie z punktu widzenia farmakologii, może pomóc w opracowaniu terapii zwalczających różnego rodzaju bakterie odporne na antybiotyki.

Wpływ mutacji genomu bakterii na ich zdolności adaptacyjne badają naukowcy w laboratorium w Grenoble. Niezwykłe doświadczenie prowadzą nieprzerwanie od... 24 lat badacze z Centre National de la Recherche Scientifique.

Zespół, którym kieruje prof. Dominique Schneider, rozpoczął w 1988 roku eksperyment trwający do dziś. Naukowcy zaczęli wtedy obserwować 24 godziny na dobę, 365 dni w roku jedną bakterię Escherichia coli.

Bakteria rozmnażała się, naukowcy w regularnych, ustalonych odstępach czasu pobierali próbki kolejnych generacji z rozwijającej się kolonii. Każda z pobranych próbek jest przechowywana, w ten sposób powstało swego rodzaju „archiwum", bank danych umożliwiający analizę ewolucji bakterii. Opis doświadczenia zamieszcza amerykańskie pismo „Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS).

Eksperyment jest o tyle niezwykły, że w ciągu 24 lat obserwacji pod mikroskopem prez badaczy z Grenoble przewinęło się już 55 tys. pokoleń bakterii (odpowiada to około 2 milionom lat ewolucji człowieka). Dzięki temu naukowcom udało się zidentyfikować populację bakterii, której zdolność wytwarzania mutacji zwiększyła się stukrotnie i wciąż wzrasta. Genetycy zaliczyli ją do kategorii populacji hipermutacyjnych.

W pierwszym okresie doświadczenia, w ciągu pierwszych 20 tys. pokoleń, przeciętnie w każdym z nich zachodziło od 40 do 50 mutacji. Potem nastąpił gwałtowny wzrost tego poziomu, po upływie 40 tys. pokoleń wzrósł on do ponad 700, populacja stała się hipermutacyjna. Badacze zaobserwowali, że ten wzrost nie odbywał się równomiernie, ciągle, lecz etapami – po okresach wzrostu liczby mutacji następował spadek, a potem ponowny wzrost.

Badacze zaobserwowali, że w fazach wzrostu liczby mutacji bakterie wykazywały zdecydowanie większą zdolność adaptacyjną do środowiska, między innymi zwiększała się ich odporność na różne substancje mogące im zagrażać – na przykład sól, pochodne ropy naftowej itp.

– Jesteśmy zadowoleni z takiego rezultatu, ale nie dlatego że pobiliśmy rekord świata pod względem czasu trwania eksperymentu. Pozwoli on poznać rytm powstawania superodpornych patogennych mikroorganizmów i znaleźć sposoby ich zwalczania – powiedział prof. Dominique Schneider.

Dzięki obserwowaniu ewolucji w laboratorium, in vitro – naukowcy spodziewają się opracować metodę wykrywania in vivo, poza laboratorium, w naturalnym środowisku, na przykład w szpitalach, mieszkaniach, w basenach kąpielowych itp. – pojawiających się zmutowanych bakterii. Takie zmutowane, hipermutacyjne bakterie mają związek z chorobami występującymi masowo w formie epidemii.

Zdrowie