Раст бактерий можно стимулировать с помощью антибиотиков, обнаружили ученые из Эксетерского университета.
Исследователи, финансируемые EPSRC, подвергали бактерии E.coli восьми циклам лечения антибиотиками в течение четырех дней и обнаружили, что бактерии, которые могут вызывать сильную боль в животе, диарею и почечную недостаточность у людей, обладают повышенной устойчивостью к антибиотикам с каждым лечением..
Этого и следовало ожидать, но исследователи были удивлены, обнаружив, что мутировавшая E.coli воспроизводилась быстрее, чем до встречи с лекарствами, и формировала популяции, которые были в три раза больше из-за мутаций.
Это наблюдалось только у бактерий, подвергшихся воздействию антибиотиков, и когда исследователи убрали лекарство, эволюционные изменения не были отменены, а вновь обретенные способности остались.
«Наше исследование показывает, что бактерии E.coli могут получить дополнительные преимущества, если они выработают устойчивость к клиническим уровням антибиотиков», - сказал ведущий автор профессор Роберт Бердмор из Университета Эксетера.
Часто говорят, что дарвиновская эволюция идет медленно, но нет ничего более далекого от истины, особенно когда бактерии подвергаются воздействию антибиотиков.
Бактерии обладают замечательной способностью перестраивать свою ДНК, и это может остановить действие лекарств, иногда в течение нескольких дней.
"В то время как быстрое изменение ДНК может быть опасным для человеческой клетки, для бактерии, такой как E.coli, это может иметь множество преимуществ, если они найдут правильные изменения."
Исследователи проверили влияние антибиотика доксициклина на кишечную палочку в рамках исследования изменений ДНК, вызванных антибиотиками.
Экстрабактерия E.coli, которая впоследствии эволюционировала, была безопасно заморожена при температуре -80°C, и ученые использовали генетическое секвенирование, чтобы выяснить, какие изменения ДНК были ответственны за ее необычную эволюцию.
Некоторые изменения хорошо известны и наблюдались у клинических пациентов, например, кишечная палочка производит больше антибиотиков, которые бактерии используют для выталкивания антибиотиков из клетки.
Другое изменение привело к потере ДНК, которая, как известно, описывает дремлющий вирус.
«Наше лучшее предположение состоит в том, что потеря вирусной ДНК останавливает E.coli, разрушающую себя, поэтому мы наблюдаем рост большего количества бактериальных клеток, как только увеличение насосной ДНК позволяет им в первую очередь сопротивляться антибиотику», - сказал доктор Карлос. Рединг, который принимал участие в исследовании.
Это создает эволюционную силу для изменения двух областей генома E.coli.
Обычно самоуничтожение может помочь бактериям колонизировать поверхности за счет производства биопленок. Вы видите биопленки в грязной раковине, когда смотрите в сливное отверстие.
"Но в нашем исследовании использовались жидкие условия, немного похожие на кровоток, поэтому E.coli могла отказаться от своего образа жизни биопленки в пользу увеличения производства клеток."
Доктор Марк Хьюлетт, также из Университета Эксетера, добавил: «Некоторые говорят, что эволюция лекарственной устойчивости не происходит при высоких дозах, но наша статья показывает, что это возможно, и что бактерии могут изменяться способами. это было бы бесполезно для лечения определенных типов инфекций.
"Это показывает, что важно как можно скорее использовать правильный антибиотик для пациентов, чтобы мы не видели подобных адаптаций в клинике."