دراسة جديدة في الجامعة العبرية تتبع العمليات التطورية للبكتيريا المعرضة للمضادات الحيوية باستخدام نهج فيزيائي للمشاكل البيولوجية وتكتشف كيف تحارب البكتيريا الدواء
لقد غيرت المضادات الحيوية وجه الطب الحديث، لكن فعاليتها أصبحت مهددة بسبب تزايد قدرة البكتيريا على مواجهتها. الاستخدام الواسع النطاق للمضادات الحيوية يشجع العمليات التطورية في البكتيريا، والتي تقوم خلالها بتطوير استراتيجيات التكيف مع هذه الأدوية. قد تؤدي التغيرات التطورية إلى مقاومة البكتيريا الكاملة لمضاد حيوي معين، أو إلى انخفاض فعالية أدوية المضادات الحيوية.
تابع باحثون من معهد الفيزياء في الجامعة العبرية العملية التطورية التي تمر بها البكتيريا التي تعرضت لتركيزات عالية من المضادات الحيوية. ووجد الباحثون أن البكتيريا نجت بفضل الطفرات الجينية، التي أصبحت ثابتة في السكان مع مرور الوقت. وسمحت هذه الطفرات للبكتيريا بتطوير "آلية الإيقاف المؤقت" التي تؤخر بدء نموها لفترة معينة، وبالتالي زيادة مقاومتها للدواء. في ضوء النتائج، طور الباحثون نموذجًا رياضيًا للعملية: قادهم النموذج إلى الافتراض بأن إعطاء المضاد الحيوي بتردد ثابت يسمح للبكتيريا "بالتنبؤ" بظهور الدواء، وتعليق نموها لمدة معينة. الفترة الزمنية اللازمة للبقاء على قيد الحياة.
تم إجراء البحث في مختبر البروفيسور نتالي لابان في معهد راكيه للفيزياء في كلية العلوم الطبيعية في الجامعة العبرية، من قبل طالب الدكتوراه عوفر فريدمان بالتعاون مع باحثين من معهد برود في جامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ونشرت الدراسة في مجلة الطبيعة.
ولاختبار فرضيتهم، قام الباحثون بتعريض مجموعة من البكتيريا للمضادات الحيوية لمدة ثلاث ساعات كل يوم. وبعد عشرة أيام، أدركوا أن البكتيريا كانت تستخدم تكتيكًا جديدًا للبقاء على قيد الحياة: فنتيجة التعرض لدورات متكررة من العلاج بالمضادات الحيوية، طورت البكتيريا "نمط توقف مؤقت" تسبب في توقف نموها أثناء تعرضها للدواء. المضادات الحيوية التي استخدمها الباحثون تهاجم البكتيريا أثناء نموها، لذلك تبين أن وقف النمو يمثل استراتيجية فعالة للغاية.
وأظهرت النتائج أن البكتيريا يمكن أن تطور القدرة على التحمل في غضون أيام قليلة. هذه هي المرة الأولى التي تظهر فيها الأبحاث أن البكتيريا يمكنها تطوير آلية لتأخير النمو، من أجل البقاء على قيد الحياة بعد التعرض للمضادات الحيوية.
ولاختبار فرضيتهم، اختبر الباحثون ثلاث مجموعات بكتيرية منفصلة، وعرّضوها للمضادات الحيوية يوميًا لفترات زمنية مختلفة، 3 أو 5 أو 8 ساعات. ومن اللافت للنظر أن كل مجموعة من السكان تكيفت عن طريق إطالة التأخير وفقًا لمدة التعرض للمضادات الحيوية.
هذا الفهم للطريقة التي تتكيف بها البكتيريا مع علاجات المضادات الحيوية قد يساعد العلماء على تحسين علاجات المضادات الحيوية في المستقبل.
في الخطوة التالية، بعد تحديد الطفرة المسؤولة عن آلية تأخير البكتيريا، يهتم الباحثون بجمع البيانات السريرية للتحقق مما إذا كانت هذه الآلية نشطة أيضًا لدى الأشخاص الذين يعالجون بالمضادات الحيوية. قد تؤثر التجربة على الطريقة التي سيتعامل بها الأطباء بالمضادات الحيوية - على سبيل المثال، تغيير وتيرة إعطاء الدواء. وقد تفسر الآلية المكتشفة أيضًا فشل العلاج بالمضادات الحيوية في العديد من الأمراض. وفي المستقبل قد يؤدي هذا الاكتشاف إلى تطوير واستخدام أدوية تحافظ على مستويات تركيز ثابتة في الجسم.
تعليقات 7
بامبا
إلى جانب البيانات الفارغة، هل لديك أي شيء ذكي لتقوله؟
وفي هذه الأثناء، أنت مثل إيهود، تحاول إيذاء أي شخص لا يفكر مثلك.
بامبا
لقد كتبت أطروحة عن التطور، لذلك أفهم قليلا.
طلب المساعدة
البكتيريا ليس لها دماغ.
علاوة على ذلك، فإنه يقول أيضًا: "بعد أن حددوا الطفرة..."
المعجزات
مرة أخرى: لم يسألوك عما قرأته في ويكيبيديا ولم تفهمه.
لقد طرح عليك سؤال محدد.
طلب المساعدة
السؤال هو ماذا تقصد بكلمة "العقل"؟ إن دماغنا، وكذلك دماغ الحيوانات الأبسط، يتكون من خلايا عصبية. هناك ديدان تحتوي أدمغتها على أقل من 1000 خلية وهناك دماغ الإنسان يحتوي على حوالي 100 مليار خلية.
ومن ناحية أخرى، فإن تفسير الآلية الوراثية أكثر تعقيدًا من "الطفرات العرضية". أنت بحاجة إلى الميراث والاختيار. لنبدأ بمثال بسيط - تخيل أن لدى البكتيريا نوعًا من الآلية الدورية التي تطورت لسبب ما (المد والجزر، ليلا ونهارا، نوم واستيقاظ الحيوان الذي تعيش فيه - وفي حالتنا - وقت الأكل للإنسان وهو وقت تناول الدواء). لنفترض أن هناك جينات تتحكم في زمن دورة هذه الآلية، وأن الطفرات العشوائية تتغير هذه المرة. لذا - ليس من المستحيل أن تتشكل البكتيريا التي يتم تحديدها حسب موعد تناول المضاد الحيوي.
وهناك حالات أكثر روعة. هناك فراشات تهاجر من المكسيك إلى أمريكا الشمالية وتعود. وقت الهجرة هو عدة أجيال في حياة الفراشات، وكل جيل عليه في الواقع أن يتنقل في جزء مختلف من الطريق. تم تطوير براءة الاختراع هذه أيضًا بمساعدة التطور، على الرغم من أن التفسير هنا ربما يكون أكثر تعقيدًا.
علماً أن هناك آليات كانت تستخدم سابقاً لغرض واحد، ومع مرور الوقت تم "تحويلها" إلى استخدام آخر. انظر إلى ذيل الفقاريات وفكر في عدد الوظائف المختلفة التي يؤديها الذيل في الحيوانات الأخرى (حوالي 10 على ما أعتقد).
من يفهم فليجيب على السؤال. هل هي آلية عشوائية للطفرة، أم أن البكتيريا لديها نوع من "الدماغ" الذي يبني نظام الدفاع هذا. شكرا.
البكتيريا أذكى بكثير مما تعتقد
لقد نجوا من مليارات السنين لسبب ما
أفترض أن البكتيريا لا تطور مقاومة، ولكن بسبب الوتيرة السريعة للثقافة التي تسبب الطفرات، يتم إنشاء الطفرات أيضًا بآلية تأخير تصبح هي السائدة في ظل الظروف المناسبة