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:

Йоси Коэн, бывший глава "Мосада", в интервью британскому журналисту Джейку Уоллису Саймонсу для подкаста The Brink рассказал о методах работы спецслужб и раскритиковал работу разведки накануне 7 октября.

«Ликуд» решил вывести Юлия Эдельштейна из состава комиссии по иностранным делам и обороне
В "Ликуде" приняли решение вывести Юлия Эдельштейна из состава...
Кнессет утвердил в предварительном чтении распространение суверенитета на Иудею и Самарию
"Это еще один троллинг оппозиции, цель которого – причинить ущерб...
32 анархиста, устроивших провокации в Самарии, выдворены из страны
По требованию главы регионального совета Шомрон Йоси Дагана, после расследования, проведенного полицией округа Шай...
ЦАХАЛ ликвидировал командира спецназа «Хизбаллы»
ВВС ЦАХАЛа ликвидировали командира взвода сил специального назначения «Радван» на юге Ливана.
Министры от «Ликуда» обратились к президенту с просьбой остановить суд над Нетаниягу
"На сегодняшний день, к сожалению, ясно уже всем: до тех пор, пока продолжается этот судебный процесс, который остается...
ХАМАС ломает жителям Газы ноги металлическими прутьями
"Где вы? Все эти громкие голоса? Борцы за права человека? Проповедники морали? Квиры за Палестину?"...
Лувр нанял израильтян для поиска сокровищ короны
Руководство Лувра обратилось к израильской компании CGI Group, которая специализируется на вопросах безопасности, с...
Премьер Канады Карни заявил, что арестует Нетаниягу, если тот въедет в Канаду
Премьер-министр Канады Марк Карни заявил, что арестует премьер-министра Израиля Биньямина Нетаниягу, если...
Трамп заявил, что США разоружат ХАМАС
"Они обещали, что разоружатся. Они сказали, что разоружатся. Есть сомнение, что они это сделают."
Трамп ожидает расширения Соглашений Авраама
Президент США Дональд Трамп ожидает скорейшего расширения Соглашений Авраама между Израилем и арабскими странами.
Elbit Systems стала самой дорогой компанией Израиля
Оборонный концерн Elbit Systems стал самой дорогой израильской компанией, зарегистрированной на Уолл-стрит....
В мае израильские стартапы привлекли 550 млн долл
Израильский технологический сектор продолжает демонстрировать устойчивость и привлекательность...
Брин покупает израильскую компанию Wiz за 32 млрд долл
Компания Alphabet, управляющая Google покупает израильский стартап Wiz, работающий в сфере кибербезопасности, за $32 млрд.
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...
Новое в личном кабинете MyGov: напоминания и быстрый вход в учетную запись
Национальная служба информационно-коммуникационных технологий сообщает о появлении новых возможностей в государственном...
Израиль запустил в космос новый спутник-шпион
«Запуск спутника Ofek 19 — это достижение высочайшего мирового уровня и послание всем нашим врагам, где бы они ни находились: мы наблюдаем за вами...
Осторожно, «капча»!
Национальная служба информационно-коммуникационных технологий раскрыла широкомасштабную международную кибератаку ShadowCaptcha
Завершена серия испытаний системы ПРО «Праща Давида»
Израильское управление противоракетной обороны и концерн "Рафаэль" завершили серию испытаний системы ПРО "Праща Давида" в рамках процесса оперативного обучения....
Марсианские ледники оказались практически чистым льдом. Израильское исследование
Исследование израильских ученых меняет взгляд на прошлое...
Эфрат Перец-Томер, старший клинический психолог южного округа «Меухедет», объясняет, как создать адаптированную к обстоятельствам рутину, которая поможет детям более спокойно пережить это сложное время.

Обновленный режим работы медучреждений больничной кассы «Меухедет»
В связи с ситуацией в сфере безопасности и в соответствии с указаниями Министерства здравоохранения, в воскресенье...
В Израиле впервые пересадили искусственное сердце
В Израиле проведена успешная операция по трансплантации искусственного сердца.
Мобильная клиника: комплексное обследование для женщин рядом с домом
Около 140 женщин прошли обследование в передвижной клинике женского здоровья «Меухедет» в Гиватайме...
Прощайте, длинные очереди: новые услуги, которые обеспечат вам качественную и быструю медицинскую помощь
Сегодня в Израиле остро ощущается нехватка врачей-специалистов. Эта ситуация знакома...
Коалиция не поддержала новоназначенного руководителя ШАБАК
"Замена человека с мировоззрением с Каплан другим человеком с похожим мировоззрением не решает проблему, а лишь увековечивает...
Израиль продал вооружений на рекордные 14,8 млрд долл
Экспорт оборонной продукции Израиля в 2024 году составил рекордные $14,8 млрд.
«Битуах Леуми» меняет схему оплаты за резервистскую службу: вы получите больше
"Битуах Леуми" изменяет систему оплаты компенсации за резервистскую...
5 ловушек в автостраховке, о которых не предупреждает реклама, — и как не попасть на тысячи шекелей, «экономя» пару сотен
Все базовые полисы автострахования...
Пошлины Трампа: последствия для Израиля
Надежда правительства Израиля на то, что отмена последних остававшихся пошлин на американскую сельхозпродукцию позволит избежать введения американских...
Израиль отменил все пошлины на импорт из США
Израиль отменил все таможенные пошлины на товары, импортируемые из США
В начале ноября в Самарии откроется шестой Международный кинофестиваль — событие, которое уже стало неотъемлемой частью культурного календаря Израиля. В течение пяти дней, с 5 по 10 ноября 2025 года, на более чем двадцати площадках по всему региону будут показаны 70 фильмов из 71 страны, включая ленты из Ирана, Пакистана, Индии, Франции, Польши и Нидерландов.

Редкие археологические находки в Древнем Шомроне: египетский скарабей и древние монеты
В недавно открытом Центре по просеиванию...
Paramount Pictures выразила несогласие с бойкотом израильской киноиндустрии
"Замалчивание отдельных творческих личностей из-за их национальной...
Деятели кино призвали к бойкоту Израиля
Более 4000 деятелей кино подписали письмо с призывом бойкотировать израильскую индустрию....
Шуфутинский назвал 3 сентября народным праздником
Михаил Шуфутинский, автор песни «Третье сентября», в беседе...
Пропалестинцы «выдавили» Гадот с Венецианского кинофестиваля
Израильская актриса Галь Гадот не приедет на 82-й Венецианский...
Митинг ненависти к Америке
Главная задача для главарей-организаторов — создать правильную картинку с...
Можно ли добром перевоспитать зло?
Хорошо помню пустые прилавки в СССР и России, и настоящий вал гуманитарной...
Хватит каркать под руку
С самого начала этой войны doomsayers рассказывали нам, что лучше не начинать. Хамас не уничтожить, Хезболлу не уничтожить,...
Праздновать можно, но терять фокус нельзя
"Нам потребуются подозрительность, критичность, бдительность и напористость. И пусть ни у кого не останется...
Борьба со злом для евреев мира - залог самого существования народа Торы
"Сегодня евреи Израиля отвоевали очередной праздник. Заложники зла...
Репатриация в условиях войны: психологическая поддержка новых репатриантов
Сегодня тысячи новых репатриантов в Израиле оказались в ситуации,...
Организация «Маса» удостоена «Иерусалимской премии за вклад в единство еврейского народа»
В резиденции президента Израиля в Иерусалиме...
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 слова и фразы на иврите, связанные с...
Как сегодня работают частные ульпаны в Израиле?
В конце 2024 года многие новые репатрианты столкнулись с проблемой: Министерство алии и интеграции временно остановило программу «Ваучер» по изучению...
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...
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."