耐药性的电影途径（2016）

在由好莱坞巫师启发的创造性中风中，来自哈佛医学院和Technion-inselog技术研究所的科学家设计了一种简单的方法来观察细菌如何移动，因为它们对毒品不透水。

在9月9日科学期间描述的实验，被认为是在遇到越来越高的抗生素时提供第一个大规模的细菌瞥见，并适应他们的生存和茁壮成长。

为此，该团队建造了2°脚培养皿，用14升琼脂填充它，这是一种常用于实验室的海藻衍生的果冻物质，以滋养生物。

为了观察到细菌大肠杆菌如何适应越来越高的抗生素，研究人员将盘子分成部分并用各种药物治疗饱和它们。盘子的最外面的圆环没有任何药物。下一节含有少量的抗生素 - 刚刚杀死细菌所需的最小值 - 每种后续部分的剂量增加10倍，含有1,000倍的抗生素的中心作为该区域的含量为1,000倍。最低剂量。

超过两周的摄像机安装在菜上方的天花板上，取周期性快照，研究人员拼接到蒙太奇中。结果？一种强大，不公之于善的细菌运动，死亡和生存的可视化;在工作中的演变，肉眼可见。

研究人员表示，该装置称为微生物演进和生长竞技场（兆）板，代表了一种简单，更现实的平台，探索空间与进化挑战之间的相互作用，从而迫使生物改变或死亡。

“我们对内部防御机制有些人知道细菌用于逃避抗生素，但我们在适应不同环境中存活时，我们并不真正了解他们的身体运动，”研究首次作者Michael Baym，一项研究HMS系统生物学中的研究员。

研究人员谨慎，他们的巨型培养皿并不意图完全镜像细菌如何在现实世界和医院环境中茁壮成长，但它确实模仿了真实的环境细菌比传统的实验室文化更密切。这是因为，研究人员说，在细菌演化，空间，大小和地理问题中。在具有不同抗生素强度的环境中移动的环境对生物体产生了不同的挑战，而不是在传统的实验室实验中面对涉及具有均匀混合剂量的药物的微小板。

本发明被归因于教学必要性，以便在HMS的研究生课程中以视觉迷人方式教导演变。研究人员改善了所有地方好莱坞的想法。

高级学习调查员Roy Kishony，HMS和Technion，已经看到了一个数字广告牌广告2011电影“传染”，对致命病毒大流行的严峻叙事。营销工具是使用巨大的实验室展示绘画的绘画，发光的微生物慢慢爬到黑暗的背景下爬上电影的标题。

“这个项目在整个项目中很有趣，”肯尼斯说。 “看到第一次蔓延的细菌是一个刺激。我们的Mega Plate在演变中占据了复杂，通常是模糊的，如突变选择，衬里，平行进化和克隆干扰，并提供了视觉，看见的那样模糊的想法。这也是一种强大的例证，细菌对抗生素有多容易。“

共同调查员Tami Lieberman表示，这张照片引发了铺设和专业观众的好奇心。

“这是一个令人惊叹的微生物发展速度的令人惊叹的演示，”利伯曼说，在研究时是吉什隆实验室的研究生，现在是麻省理工学院的博士后研究员。 “当通过显示视频时，进化生物学家立即识别他们在摘要中考虑的概念，而非专科学家立即开始询问真正的问题。”举动中的细菌

除了提供一种展示演变的途径方式之外，该装置对暴露于药物剂量增加的细菌的行为产生了一些关键洞察力。他们之中有一些是：

细菌传播直至它们达到浓度（抗生素剂量），它们不能再生长。

在每个浓度水平，一小组细菌适应和幸存下来。通过遗传变化的连续积累发生抗性。由于耐药突变体出现，其后代迁移到抗生素浓度更高的区域。突变体的多个谱系竞争相同的空间。获胜的菌株进入具有更高药物剂量的地区，直到它们达到它们无法存活的药物浓度。

通过越来越高的抗生素，低抗性突变体依次进展，产生适度抗性突变体，最终产卵能够抵抗最高剂量的抗生素的高度抗性菌株。

最终，在戏剧性耐药性的戏剧性演示中，细菌扩散到最高的药物浓度。在10天的跨度中，细菌产生的突变菌株能够存活一剂抗生素的三甲吡啶，比杀死其祖细胞的1,000倍。当研究人员使用另一种抗生素 - 环丙沙星 - 细菌发生了100,000倍的初始剂量的抗性。

初始突变导致增长较慢 - 提示对抗生素适应细菌的发现不能在开发突变时以最佳速度生长。一旦完全抗性，这种细菌会重新生长速率。

最适合，最抗性的突变体并不总是最快的。它们有时会留在较弱的菌株后面，以冒着更高抗生素剂量的前线。

经典假设一直是生存最高浓度的突变体是最具抵抗力的，但该团队的观察结果另有说明。

“我们所看到的表明，进化并不总是受到最抗性突变体的影响，”Baym说。 “有时它有利于第一个到达那里。 事实上，最强的突变体通常会落后于更脆弱的菌株。 谁首先可以追求靠近而不是突变力量。“ 该工作得到了国家卫生研究院和欧洲研究理事会的批准。