_ Bacteriile pot dezvolta rezistență la droguri pe care nu le-au mai întâlnit până acum. Oamenii de știință și-au dat seama acest lucru cu zeci de ani în urmă

Bacterii se mută la întâmplare sau se mută într-un scop? Cercetătorii au fost nedumeriți cu privire la această enigma de peste un secol.

În 1943, microbiologul Salvador Luria și fizicianul devenit biolog Max Delbrück au inventat un experiment pentru a susține că bacteriile au mutat fără scop. Folosind testul lor, alți oameni de știință au arătat că bacteriile ar putea dobândi rezistență la antibiotice pe care nu le-au întâlnit înainte.

Experimentul Luria-Delbrück a avut un efect semnificativ asupra științei. Descoperirile i-au ajutat pe Luria și Delbruck să câștige Premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină în 1969, iar studenții de astăzi învață acest experiment în sălile de biologie. Studiez acest experiment în munca mea de biostatistician de peste 20 de ani.

Decenii mai târziu, acest experiment oferă lecții relevante și astăzi, deoarece implică faptul că bacteriile pot dezvolta rezistență la antibiotice care nu au fost dezvoltat încă.

Imaginați-vă o eprubetă care conține bacterii care trăiesc în bulion nutritiv. Bulionul este tulbure din cauza concentrației mari de bacterii în interiorul său. Adăugarea unui virus care infectează bacteriile, cunoscut și sub numele de fag, în tub ucide majoritatea bacteriilor și face bulionul limpede.

Cu toate acestea, menținerea eprubetei în condiții favorabile creșterii bacteriene va transforma bulionul. înnorat din nou în timp. Acest lucru indică faptul că bacteriile au dezvoltat rezistență împotriva fagilor și au putut să prolifereze.

Ce rol au jucat fagii în această schimbare?

Unii oameni de știință au crezut că fagii au incitat bacteriile să muteze pentru supravietuire. Alții au sugerat că bacteriile se mută în mod aleatoriu, iar dezvoltarea de variante rezistente la fagi a fost pur și simplu un rezultat norocos. Luria și Delbrück au lucrat împreună de luni de zile pentru a rezolva această enigma, dar niciunul dintre experimentele lor nu a avut succes.

În noaptea de 16 ianuarie 1943, Luria a primit un indiciu despre cum să deslușească misterul în timp ce priveai un coleg cum bate jackpot-ul la o mașină de slot. A doua zi dimineață, s-a grăbit la laboratorul său.

Experimentul lui Luria a constat în câteva tuburi și vase. Fiecare tub conținea bulion nutritiv care ar ajuta bacteria E. coli să se înmulțească, în timp ce fiecare vas conținea material acoperit cu fagi. Câteva bacterii au fost plasate în fiecare tub și au fost oferite două oportunități de a genera variante rezistente la fagi. Ei puteau fie să sufere mutații în tuburi în absența fagilor, fie ar putea muta în vase în prezența fagilor.

A doua zi, Luria a transferat bacteriile din fiecare tub într-un vas plin cu fagi. . A doua zi, el a numărat numărul de colonii bacteriene rezistente din fiecare vas.

Dacă bacteriile dezvoltă rezistență împotriva fagilor prin interacțiunea cu ei, nici una dintre bacteriile din tuburi nu ar trebui să aibă mutații. Pe de altă parte, doar câteva dintre bacterii - de exemplu, 1 din 10 milioane de bacterii - ar trebui să dea icre variante rezistente atunci când sunt transferate într-un vas care conține fagi. Fiecare variantă rezistentă la fagi ar crește într-o colonie, dar bacteriile rămase ar muri din cauza infecției.

Dacă bacteriile dezvoltă rezistență independent de interacțiunea cu fagii, unele dintre bacteriile din tuburi vor avea mutații. Acest lucru se datorează faptului că de fiecare dată când o bacterie se împarte într-un tub, are o probabilitate mică de a da icre o variantă rezistentă. Dacă generația inițială de bacterii este prima care suferă mutații, cel puțin jumătate dintre bacterii vor fi rezistente în generațiile ulterioare. Dacă o bacterie din a doua generație este prima care suferă mutații, cel puțin o opta dintre bacterii va fi rezistentă în generațiile ulterioare.

La fel ca încasările cu premii mici la aparatele de slot, mutațiile din ultima generație apar mai des, dar oferă mai puține variante rezistente. La fel ca jackpot-urile, mutațiile din generația timpurie apar rar, dar oferă un număr mare de variante. Mutațiile din generația timpurie sunt rare, deoarece la început există doar un număr mic de bacterii disponibile pentru mutare.

De exemplu, într-un experiment de 20 de generații, o mutație care apare la a 10-a generație de bacterii ar da 1.024 variante rezistente la fagi. O mutație care apare la a 17-a generație ar da doar patru variante rezistente la fagi.

Numărul de colonii rezistente din experimentele lui Luria a arătat un model similar cu cel al încasărilor la mașini de slot. Cele mai multe feluri de mâncare nu conțineau colonii mutante sau nu conțineau un număr mic de colonii mutante, dar câteva conțineau un număr mare de colonii mutante pe care Luria le considera jackpot-uri. Aceasta a însemnat că bacteriile au dezvoltat variante rezistente înainte de a interacționa cu fagii din vase.

Luria i-a trimis o notă lui Delbrück după ce experimentul său a fost finalizat, cerându-i să-și verifice activitatea. Cei doi oameni de știință au lucrat apoi împreună pentru a scrie o lucrare clasică care descrie protocolul experimental și un cadru teoretic pentru a măsura ratele mutațiilor bacteriene.

Alți oameni de știință au efectuat experimente similare prin înlocuirea fagilor cu penicilină și cu medicamente antituberculoase. În mod similar, ei au descoperit că bacteriile nu trebuie să întâmpine un antibiotic pentru a dobândi rezistență la acesta.

Bacteriile s-au bazat pe mutații aleatorii pentru a face față unor medii dure și în continuă schimbare timp de milioane de ani. Mutațiile lor neîncetate, aleatorii, îi vor determina să dezvolte inevitabil variante care sunt rezistente la antibioticele viitorului.

Rezistența la medicamente este o realitate a vieții pe care va trebui să o acceptăm și împotriva căreia vom continua să luptăm.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)