รูปแบบการเติบโตเผยให้เห็น เส้นทาง ของ E. coliสู่การเป็น superbugs
สำหรับแบคทีเรีย การฝึกฝนทำให้สมบูรณ์แบบ: เว็บสล็อต การปรับยาปฏิชีวนะให้สูงขึ้นเรื่อยๆ จะเตรียมพวกมันให้แปรสภาพเป็นสายพันธุ์ที่ดื้อต่อยามาก และตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถจับตาดูมันได้ อุปกรณ์ใหม่ — จานเพาะเชื้อขนาดใหญ่ที่เคลือบด้วยยาปฏิชีวนะที่มีความเข้มข้นต่างกัน — ทำให้กระบวนการที่ซ่อนอยู่นี้มองเห็นได้ตามปกติ Michael Baym นักจุลชีววิทยาและเพื่อนร่วมงานรายงานในScience 9 กันยายน การตั้งค่านี้ให้ภาพทีละขั้นตอนว่าจุลินทรีย์จากสวนต่างๆ กลายเป็น superbug ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะได้อย่างไร
“ในฐานะคนที่ศึกษาชีววิทยาวิวัฒนาการมาเป็นเวลานาน ฉันคิดว่ามันมีปัจจัยที่ว้าวจริงๆ” แซม บราวน์ นักจุลชีววิทยาจากสถาบันเทคโนโลยีจอร์เจียในแอตแลนตาซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าว แบคทีเรียกำลัง “ปีนภูเขายาปฏิชีวนะที่เป็นไปไม่ได้”
นักวิทยาศาสตร์มักจะศึกษาวิวัฒนาการของจุลินทรีย์ในขวดที่ทุกอย่างผสมเข้าด้วยกัน “ภายในขวดนั้น เพื่อที่จะให้สายพันธุ์ใหม่วิวัฒนาการ มิวแทนต์ใหม่จะต้องพอดีมากกว่าทุกสิ่งที่อยู่รอบๆ” เบย์มจากโรงเรียนแพทย์ฮาร์วาร์ดกล่าว “แต่โดยธรรมชาติแล้ว เราเห็นพลวัตที่สอง: คุณไม่จำเป็นต้องมีความพอดีมากกว่าทุกสิ่งรอบตัวคุณ คุณเพียงแค่ต้องทำให้มันกลายเป็นสภาพแวดล้อมใหม่”
Baym และเพื่อนร่วมงานจำลองพลวัตเชิงพื้นที่เหล่านั้นโดยใช้จานขนาดยักษ์ที่มีความยาวมากกว่าหนึ่งเมตร แทนที่จะเป็นจานเพาะเชื้อขนาดเท่าฝ่ามือมาตรฐาน นั่นทำให้แบคทีเรียมีพื้นที่มากขึ้นในการกระจายตัวและยังช่วยให้นักวิจัยสร้างการไล่ระดับยาปฏิชีวนะบนจาน ความเข้มข้นต่ำของยาปฏิชีวนะ trimethoprim หรือ ciprofloxacin ที่ขอบจะเพิ่มระดับที่สูงกว่ามากในตอนกลาง จากนั้น ทีมงานได้ใส่แบคทีเรีย Escherichia coliที่ปลายแต่ละด้านของจาน และดูจุลินทรีย์เหล่านี้เพิ่มจำนวนขึ้นในสัปดาห์หน้าครึ่ง
โดยทั่วไป เมื่ออี. โคไลกลายพันธุ์ในลักษณะที่ปล่อยให้พวกมันจัดการยาปฏิชีวนะในระดับที่สูงขึ้นและสูงขึ้น ลูกหลานของพวกมันสามารถกดเข้าไปในอาณาเขตใหม่บนจานได้ แบคทีเรียที่ทำให้อยู่ตรงกลางสามารถทนต่อปริมาณยาปฏิชีวนะที่สูงกว่าที่จำเป็นในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียเดิมพันเท่า
แต่การดื้อยาปฏิชีวนะไม่ได้ทำให้แบคทีเรียสามารถแข่งขันกับอาณานิคมได้เสมอไป
แบคทีเรียที่มีความต้านทานสูงบางครั้งแพร่กระจายช้ากว่า ลูกหลานของพวกพลัดหลงติดอยู่ในด้านหลังโดยแบคทีเรียที่เคลื่อนไหวเร็วกว่าในระดับแนวหน้า ลูกหลานของพวกพลัดหลงกลายเป็นกระเป๋าที่มีความต้านทานสูงที่ความเข้มข้นของยาปฏิชีวนะที่ต่ำกว่า
Baym และเพื่อนร่วมงานคิดว่าการตั้งค่าการทดลองนี้สามารถใช้เพื่อศึกษาวิวัฒนาการของจุลินทรีย์ภายใต้ข้อจำกัดด้านสิ่งแวดล้อมและเชิงพื้นที่อื่นๆ เช่น ความพร้อมของสารอาหารบางชนิด
ยีนอีกชนิดหนึ่งที่มีสายพันธุ์เฉพาะสำหรับไซบีเรียนเรียกว่าPRKG1 ; ช่วยควบคุมความร้อนในร่างกายโดยควบคุมการหดตัวของกล้ามเนื้อ การหดตัว และการขยายหลอดเลือด การหดตัวของกล้ามเนื้อเป็นส่วนสำคัญของการสั่นซึ่งสามารถเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายได้
นักวิจัยยังได้ระบุยีนที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของต่อมไทรอยด์ ซึ่งมีบทบาทในการควบคุมอุณหภูมิ
เซลล์ต้นกำเนิดที่สร้างโปรแกรมใหม่อาจสะท้อนถึงตัวอ่อนหลังจากทั้งหมด
พันธุศาสตร์ของผู้บริจาคอาจอธิบายได้ว่าทำไมเซลล์ทั้งสองชนิดจึงแตกต่างกัน
บอสตัน — ข้อกังวลบางประการเกี่ยวกับว่าสเต็มเซลล์ที่จัดโปรแกรมใหม่เป็นสแตนด์อินที่ยอมรับได้สำหรับสเต็มเซลล์จากตัวอ่อนในการวิจัยทางชีวการแพทย์หรือไม่ อาจถูกพักไว้โดยการศึกษาใหม่
ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์พบว่ากิจกรรมของยีน เช่น การเปิดและปิดของยีน แตกต่างกันระหว่างเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนต์ที่ถูกเหนี่ยวนำ หรือเซลล์ iPS กับเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีความยืดหยุ่นซึ่งเซลล์ iPS ได้รับการออกแบบมาให้เลียนแบบ
ปัญหาเหล่านั้นอาจเกิดจากความจริงที่ว่า iPS และเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนมาจากผู้บริจาคที่มีองค์ประกอบทางพันธุกรรมต่างกัน Natsuhiko Kumasaka จาก Wellcome Trust Sanger Institute ในเคมบริดจ์ประเทศอังกฤษกล่าวในการประชุมประจำปีของ American Society of Human Genetics เมื่อวันที่ 24 ตุลาคม
คุมาซากะและเพื่อนร่วมงานได้ตั้งโปรแกรมเซลล์ใหม่จากคนสี่คน นักวิจัยพบว่าเซลล์ทั้งหมดที่สร้างโปรแกรมใหม่จากผู้บริจาครายเดียวมีกิจกรรมของยีนที่คล้ายคลึงกัน แต่กิจกรรมนี้แตกต่างจากเซลล์ที่ทำจากผู้บริจาครายอื่นเล็กน้อย ความแตกต่างในการทำงานของยีนระหว่างผู้บริจาคมีความคล้ายคลึงกับความคลาดเคลื่อนที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ระหว่างเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนและเซลล์ iPS เว็บสล็อต
