Ученые Техниона и Гарварда продемонстрировали эволюцию бактерий в гигантском масштабе
18.09.2016 16:42Устройство, названное Ареной Микробной Эволюции и Роста (MEGA), представляет собой новую платформу для изучения эволюции и поведения бактерий.
Ученые медицинской школы Гарварда и Техниона - израильского института технологии - разработали простой метод для крупномасштабной визуализации движения бактерий по мере того, как они развивают у себя иммунитет к лекарствам.
С этой целью исследователи изготовили гигантскую "чашку Петри" размером 60 на 120 см и наполнили ее 14 литрами агара, желеобразной субстанции из морских водорослей, которая традиционно используется для выращивания бактерий в лабораторных условиях.
Для того, чтобы пронаблюдать, как бактерия Escherichia coli приспосабливается ко все более высоким дозам антибиотика, исследователи разделили чашу Петри на секции, в которых были разведены все более высокие дозы антибиотика. У самых краев чаши антибиотика не было вообще. Следующий сектор содержал минимально необходимое количество антибиотика для того, чтобы убить бактерию. Каждый следующий сектор содержал антибиотика в 10 раз больше, чем предыдущий, а в центре чаши антибиотика было в 1000 раз больше, чем в секторе с минимальной дозой.
В течение двух недель закрепленная на потолке камера периодически фиксировала происходящие. Полученный из этих снимков фильм стал уникальной демонстрацией движений бактерий, их смерти и выживания, эволюции в реальном времени, которую можно наблюдать невооруженным глазом.
Устройство, названное Ареной Микробной Эволюции и Роста (MEGA) представляет собой новую платформу для изучения эволюции и поведения бактерий. Она позволяет наблюдать связь между пространством и эволюционными препятствиями, которые вынуждают организм меняться и приспосабливаться или умереть.
“Мы довольно хорошо знаем о внутренних защитных механизмах, которые бактерии используют для того, чтобы спастись от антибиотиков, но мы мало что знали про их физические перемещения в пространстве по мере того, как они приспосабливаются к выживанию в разных средах", - отметил Майкл Байм, исследователь системной биологии в медицинской школе Гарварда и ведущий участник проекта.
По мнению исследователей, представивших свою работу в журнале Science 9 сентября, поскольку в эволюции бактерий играют роль пространство, размер и география, то возможность их передвижения по секторам с различным содержанием антибиотика дает преимущество над стандартными тестами, когда бактерии подвергаются воздействию только одной специфической дозы препарата.
Киновдохновение
Изобретение родилось из педагогической необходимости - создать новые формы визуальной демонстрации процесса эволюции для студентов медицинской школы Гарварда. Ученые почерпнули идею из Голливуда. Профессор Рой Кишони, который возглавлял исследования в Гарварде, а затем - в Технионе, однажды увидел уличный экран с рекламой фильма 2011 года «Заражение» (“Contagion») о глобальной пандемии. На экране в гигантской лабораторной чаше светящиеся микробы медленно формировали название фильма.
«Этот проект принес нам огромное удовольствие», - говорит профессор Кишони. - «На нашей MEGA-чаше мы впервые смогли наблюдать сложные и зачастую скрытые эволюционные процессы, такие как мутация и селекция, наследственность, параллельная эволюция, клоновое вмешательство. Кроме того, она наглядно и весьма впечатляюще демонстрирует, как легко бактерия становится невосприимчивой к антибиотику».
Бактерия в движении и в эволюции
Помимо наглядной демонстрации эволюционного процесса, устройство позволило выяснить ряд ключевых сведений о поведении бактерий, на которые воздействуют увеличивающиеся дозы антибиотика. Так, наа каждом уровне концентрации антибиотика небольшая группа бактерий адаптировалась и выживала. Это было достигнуто за счет успешной аккумуляции генетических изменений. По мере развития имунных к антибиотику мутантов их потомки мигрировали уже в зоны более высокой концентрации антибиотика, конкурируя за одно и то же пространство. Победители - мутанты с самым высоким сопротивлением - смогли продержаться даже при самой высокой концентрации антибиотика.
Всего за 10 дней бактерии порождали вариации мутантов, способных выжить под воздействием антибиотика триметоприма, концентрация которого в 1000 раз выше, чем та, которая убивала исходные организмы. Когда исследователи применили другой антибиотик - ципролоксацин - бактерия породила мутацию, способную выдержать дозу, в 100 тысяч раз превышающую исходную.
Оказалось также, что наиболее приспособившиеся к антибиотику бактерии - не всегда самые быстрые. Более слабые штаммы первыми посягают на территорию с более высокой концентрацией антибиотика. По словам Майкла Байма, "самые сильные мутанты, как выяснилось, часто идут за более слабыми версиями. Близостью к цели, а не сила мутации, определяет порядок вторжения».
В команду исследователей также входили Эрик Кельстик, Реми Хайт, Ротем Гросс и Идан Елин.
Источник: MFA
Фото: Профессор Рой Кишони с "чашкой Петри" стандартного размера / Технион
Читайте также:

Морские губки покажут человечеству новые технологии стеклопроизводства
Природа давно освоила создание очень сложных стеклянных структур в низких температурах -...
Израильские и канадские исследователи хотят увидеть ночь в новом свете
Информация о мерцании освещения в масштабах города дает полезные данные об электросети, позволяя визуально распознавать...
Отравленные подводные стрелы: израильские исследователи изучают медуз
Проведенное в Технионе исследование - первое, объясняющее уникальность стрекательного...
Водород по заказу - в Технионе открыт новый метод электролиза воды
Новый метод делает возможным эффективное и "чистое" производство водорода из воды с применением солнечной энергии.
Новая израильская технология поможет резко повысить эффективность солнечных батарей
Исследователи Техниона разработали технологию, которая может повысить...Лента новостей:

Сирены воздушной тревоги прозвучали в Галилее
Вечером во вторник, в 22:00, сирены раннего оповещения о ракетной угрозе были активированы в регионе Ха-Амаким на севере Израиля.
Ракета, выпущенная из Йемена, была перехвачена ПВО ЦАХАЛа
По данным военных, ракета была успешно перехвачена.
Сирены в центре Израиля: ракетный обстрел из Йемена
ЦАХАЛ зафиксировал запуск ракеты по территории Израиля со стороны Йемена.
Бойцы бригады «Гивати» продолжают операции в северной части сектора Газы
Боевая группа пехотной бригады «Гивати», под командованием 162-й дивизии, продолжает проводить военные...
Саар: «Невозможно исправить то, что сделал Голан»
"Кто те люди, которые держат оружие? Наши солдаты. Наши сыновья. Я удивлен, что вы, депутаты его фракции, до сих пор не встали и не отреклись от этой...
Президент Трамп: «США не позволят Ирану обогащать уран»
"Согласно условиям нашего потенциального соглашения – МЫ НЕ ДОПУСТИМ ОБОГАЩЕНИЯ УРАНА"
«Военные преступления». Канада начала расследование против солдат ЦАХАЛа
Федеральная полиция Канады начала уголовное расследование в отношении израильских...
США пригрозили Ирану «серьезными последствиями»
"Если они не примут эти условия, для иранцев наступит не лучший день"
Скончался бывший Управляющий Банка Израиля Стенли Фишер
На 82-м году жизни скончался бывший Управляющий Банка Израиля Стенли Фишер.
«Флотилия свободы» отправляется в Газу. На борту «Madleen» Грета Тунберг и Рима Хасан
Пропалестинские активисты рассчитывают добраться до берегов...
Брин покупает израильскую компанию Wiz за 32 млрд долл
Компания Alphabet, управляющая Google покупает израильский стартап Wiz, работающий в сфере...
Израильский хайтек привлёк 4 млрд долл за год
Это более чем в два раза превышает показатель предыдущего года.
Израильский туризм: теперь на подъем или дальше в пропасть?
Во время войны самый сильный экономический удар пришелся именно по туристической отрасли и в первую очередь...
Шпионский стартап, в который вложился Эхуд Барак, продан почти за миллиард
Значительная часть сделки будет оплачена наличными.
Edwards Lifescience покупает израильский медицинский стартап за 300 млн долл
Стартап разработал более безопасную микроинвазивную технологию лечения заболеваний митрального...
ЦАХАЛ успешно применил лазерную систему ПРО «Щит света» для перехвата БПЛА «Хизбаллы»
ЦАХАЛ успешно применил лазерную систему "Щит света" ("Маген Ор") для...
Во время войны были осуществлены испытания израильской лазерной ПРО
Речь идет о беспрецедентном достижении в разгар боевых действий.
Израильские ученые научили ИИ читать электрокардиограммы и разъяснять диагноз
Ученые Хайфского Техниона научили ИИ читать электрокардиограммы и разъяснять диагноз врачу.
Израильские ученые заставили раковые клетки выдавать себя иммунной системе
Ученые из Института Вейцмана предложили новый метод лечения, который многократно...
Израильские ученые ускорили чтение данных из ДНК-хранилища в тысячи раз
Учёные из хайфского Техниона создали основанный на ИИ метод, ускоряющий на три порядка чтение данных с ДНК-носителей...
ЦАХАЛ нанёс удар по штабу террористов, расположенному на территории бывшей школы
В ночь на воскресенье армия обороны Израиля и служба безопасности...
Мобильная клиника: комплексное обследование для женщин рядом с домом
Около 140 женщин прошли обследование в передвижной клинике женского...
Прощайте, длинные очереди: новые услуги, которые обеспечат вам качественную и быструю медицинскую помощь
Сегодня в Израиле остро ощущается нехватка врачей-специалистов. Эта ситуация знакома...
ЦАХАЛ разрушил дом террориста, совершившего наезд у перекрёстка Нир-Цви
ЦАХАЛ уничтожил дом террориста, совершившего теракт на перекрёстке Нир-Цви, в результате которого погиб капитан...
Коалиция не поддержала новоназначенного руководителя ШАБАК
"Замена человека с мировоззрением с Каплан другим человеком с похожим мировоззрением не решает проблему, а лишь увековечивает...
Пошлины Трампа: последствия для Израиля
Надежда правительства Израиля на то, что отмена последних остававшихся пошлин на американскую сельхозпродукцию позволит избежать введения...
Израиль отменил все пошлины на импорт из США
Израиль отменил все таможенные пошлины на товары, импортируемые из США
Израиль отменит все пошлины на импорт американских товаров уже сегодня
Цель - предотвратить введение пошлин против Израиля со стороны администрации Дональда Трампа.
ЦСБ: средняя зарплата в Израиле выросла до рекордного уровня
ЦСБ:в декабре 2024 года средняя зарплата в Израиле выросла на 10%, достигнув исторического рекорда.
В Центре наследия Алон Морэ откроется новая выставка, приуроченная к Дню освобождения Иерусалима и Шомрона. На ней впервые будут представлены редкие цветные фотографии, сделанные в 1968 году, всего через год после окончания Шестидневной войны.

Голосование зрителей на Евровидении заткнуло рот ненавистникам Израиля
Юваль Рафаэль поразила весь мир, заняв второе место на конкурсе Евровидение, который прошел в Базеле....
Празднуем День независимости в сердце страны: фестиваль в парке Нахаль Кане, Самария
В предстоящий День независимости (1 мая) Региональный совет...
Спилберг возглавил список богатейших селебрити от Forbes
Режиссер Стивен Спилберг возглавил список богатейших знаменитостей...
На Аллее славы Голливуда появилась звезда Галь Гадот
Израильская актриса Галь Гадот стала обладательницей именной звезды на...
Галь Гадот наградили за поддержку Израиля
«Галь Гадот – героиня как на экране, так и за его пределами, она – неустанная...
"Не в том, ясное дело, вероломный, что готовы евреи сломать свою веру. Здесь всё в полном порядке. Вот веру в него других стран и народов Израиль ломал неоднократно. Древние египтяне, наверняка, свято верили, что доблестное племя евреев-строителей никогда не покинет страну пирамид, а те вдруг собрались и всем кагалом двинулись куда подальше, даже не сказав краснокожим аборигенам спасибо за "горшки с мясом"."

Равенство нищеты, войн и бесправия
Левый мир — за открытые границы и миграцию, считая переселение народов древним...
Момент истины для нас как для общества
"Каждый голос, отданный за Яира Голана на выборах — это голос израильтянина,...
Перед нами — политический лагерь, полностью сошедший с рельсов
"Год и семь месяцев спустя после резни сумасшедшее, ультра-ультралевое крыло обвиняет...
Кто сдал Синуара — и почему?
Не удивлюсь, если однажды выяснится, что местонахождение «Синуара-младшего» нам слили катарцы или египтяне....
Вся правда о генетическом тесте ДНК в Израиле
Бюрократическая система нашей страны любит делать людям больно. Не секрет, что больнее всего там,...
В резиденции президента Израиля в Иерусалиме состоялась сегодня, 29 мая, торжественная церемония вручения Иерусалимской премии за единство Израиля, в ходе которой были отмечены организации и личности, вносящие значительный вклад в укрепление связей между различными слоями израильского общества и между Израилем и еврейской диаспорой. Среди лауреатов премии — организация «Маса», признанная в международной категории за уникальный вклад в единство еврейского народа в Израиле и по всему миру.

Празднуем Песах на иврите: что нужно знать новым репатриантам
Вы, конечно, знаете, что такое маца. А Агада? А херут? Если вы новый репатриант, вам пригодятся базовые...
Как сегодня работают частные ульпаны в Израиле?
В конце 2024 года многие новые репатрианты столкнулись с проблемой: Министерство алии и интеграции временно...
Образование для детей, волонтерство для родителей: новый проект «Масы» и НААЛЕ
Организация "Маса", основанная ЕА "Сохнут" и правительством Израиля, уже 21 год содействует участию молодежи из разных стран в...
Новым гендиректором организации «Маса» стал Меир Хольц
Генеральным директором программы «Маса» назначен г-н Меир Хольц. Хольц, до недавнего времени, занимал должность гендиректора организации...
Как сегодня учат иврит в ульпанах
Один из ключевых факторов интеграции в Израиле – это, конечно же, знание иврита. Чем быстрее вы выучите язык, тем легче и быстрее освоитесь в Израиле. Но как же учить иврит быстро...
Олимпийский пиар, или «Как победить Олимпиаду»
После утверждения России, что у них украли золотую медаль по художественной гимнастике, Ядида написал сатирический...
Наши резервы
Мне совершенно не мешает ходить "оборванцем". И вот я вышел из дома в своем обычном виде по делам на угол Бегин-Каплан. В разгар...
Проверка Бузагло
"-Как дела, милые? — спросил входящий в зал человек. -Репетируем удивлённое выражение лица! — ответили многоуважаемые."