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:
Нетаниягу обсудил безопасность с силовиками после визита главы ЦАХАЛ в США
Премьер-министр Израиля Биньямин Нетаниягу провел совещание с высокопоставленными...
Ночью в Хайфе пройдут учения Службы тыла
Пресс-служба Армии обороны Израиля сообщила, что ближайшей ночью в Хайфе пройдут учения Службы тыла.
ЦАХАЛ сообщил об уничтожении складов оружия «Хизбаллы» на юге Ливана
Армия обороны Израиля заявила, что в ходе недавних операций на юге Ливана сухопутные подразделения уничтожили ряд объектов, принадлежащих...
Израиль официально разрывает отношения с организацией OGP
Правительство Израиля единогласно утвердило предложение министра иностранных дел Гидеона Саара и министра экономики и промышленности...
«Ликуд» обвинил «глубинное государство» в попытке свергнуть правительство
Партия "Ликуд" выступила с резким заявлением, обвинив судебную систему и так называемое "глубинное государство"...
Пограничный переход «Рафиах» открывается в тестовом режиме
Фактическая работа пограничного перехода должна начаться завтра, 2 февраля.
Иран объявил вооруженные силы ЕС террористическими группировками
Иран объявил вооруженные силы стран Европейского союза террористическими группировками.
Трамп оценил переговоры с Ираном как «серьезные». Концентрация военных сил в регионе продолжается
Президент США Дональд Трамп заявил, что Иран ведет "серьезные" переговоры...
Взрывы в Иране. Есть погибшие
Иранские СМИ сообщают о взрывах в разных частях страны, причина которых пока не ясна.
Трамп опубликовал обращение к Тегерану: сделка по формуле «никакого ядерного оружия» или атака
"Следующая атака будет куда хуже! Не допустите, чтобы это повторилось"
Кушнер поддержит Эллисона в битве за Warner Bros.
Инвестиционная компания Affinity Partners, принадлежащая зятю президента США Джареду Кушнеру, участвует...
La Liste 2025: девять израильских ресторанов среди лучших в мире
Восемь отмеченных заведений расположены в Тель-Авиве, еще одно – в Иерусалиме.
Elbit Systems заключила контракт на 1,6 млрд долл
Израильский оборонный концерн Elbit Systems заключил сделку на...
Elbit Systems стала самой дорогой компанией Израиля
Оборонный концерн Elbit Systems стал самой дорогой израильской...
В мае израильские стартапы привлекли 550 млн долл
Израильский технологический сектор продолжает демонстрировать устойчивость...
NVIDIA представила Rubin с израильским «двигателем»
NVIDIA представила ИИ-платформу Rubin, отметив, что её ключевые технологии и чипы разработаны израильскими...
После шести лет разработок ЦАХАЛ получит новую гаубицу «Роем»
Производство этой гаубицы для ЦАХАЛ началось с нуля около шести лет назад.
Израильские ученые разработали новую технологию для мониторинга болезни Альцгеймера
Исследователи Еврейского университета Иерусалима создали метод точного...
Израильские ученые разработали «электронный нос» для диагностики заболеваний и анализа ароматов
Ученые из Еврейского университета Иерусалима создали газовый сенсор,...
Национальная служба информационно-коммуникационных технологий раскрывает детали изощрённой иранской шпионской операции
Национальная служба информационно-коммуникационных технологий обнародовала информацию об...
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...
Астма: вдох-выдох
С началом зимы далеко не все радуются установлению желанной прохлады. Есть среди нас и те, кто встречает зиму с тревогой, опасаясь обострения хронического недуга. Эти люди...
«Кешет»: минфин готовится увеличить в два раза стоимость посылок, не облагаемых налогом
По информации телеканала "Кешет-12",...
Экономика Израиля резко восстановилась
Экономика Израиля восстановилась в июле-сентябре, а ВВП увеличился на 12,4% в годовом исчислении.
Все израильтяне будут платить за обязательные солнечные панели на крышах
Главная цель инициативы — ускорить децентрализацию электросети и увеличить долю возобновляемой энергии....
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 службу ("тигмулей милуим").
Премьера в Манхэттене: Театр «Шомрон» привез в США историю Зеэва Жаботинского
Во вторник, 21 января, в Манхэттене впервые состоялась премьера театра...
Ноам Беттан представит Израиль на «Евровидении-2026»
Певец Ноам Беттан будет представлять Израиль на 70-м конкурсе песни «Евровидение-2026» в Вене....
Белла Хадид и Педро Паскаль собрали 5,4 млн долл для фонда, подозреваемого в связях с ХАМАСом
Одним из ключевых получателей назван Фонд помощи палестинским детям (Palestinian...
Галь Гадот спродюсирует экшен-франшизу для Paramount
Галь Гадот выступит продюсером, а также может сыграть главную роль в новой экшен-франшизе от студии Paramount Pictures.
Под маской сосуществования: новый документальный сериал вскрывает тревожное явление в Израиле
На этой неделе, со вторника по четверг (6–8 января), 14-й канал покажет премьеру трехсерийного...
Восстание «танпинов»
В ответ Пекин делает то, что делают все стареющие диктатуры в кризисе: закручивает гайки, душит бизнес,...
«Свергнем диктатора-марионетку!»
Иду я, значит, вчера в Иерусалиме мимо Кнессета, мне навстречу – внушительная толпа,...
Дихотомия бунта
Есть два вида революционеров. Одни в кавычках, другие в крови.
Затыкание ртов и промывание мозгов
"На протяжении десятков лет (и в бытность министром юстиции) я сотни...
Репатриация продолжается, а правила меняются
Процесс репатриации в Израиль продолжает...
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 состоялась сегодня, 29...
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...
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."












