Eksperiment-id'er indflydelse af antibiotika, isolering på værtsbakterier

Bakterier udvikler og anvender jævnligt nye antibiotika i et uendeligt våbenkapløb for at dræbe andre bakteriearter, der konkurrerer om gensidige ressourcer. Mennesker har udnyttet denne evolutionært forbedrede evne ved at indgive antibiotika for at ramme skadelige bakterier, der invaderer og inficerer deres kroppe.

Men antibiotika kan også angribe uskyldige tilskuere - blandt dem de ofte gavnlige bakteriearter, der lever i tarmene hos mennesker og mange andre dyr. Med stigende brug og miljømæssig spredning af antibiotika, især via anvendelse i husdyr, slutter deres virkning på værtsbakterier sig til stigningen i antibiotikaresistens som en potentiel årsag til bekymring.

Tidligere forskning tyder på, at eksponering for antibiotika kan reducere tilstedeværelsen og ændre sammensætningen af ​​en værts bakteriesamfund eller mikrobiom, hvilket potentielt kan føre til ændringer i stofskiftet og større modtagelighed for patogener, fedme og antibiotika-resistente bakterier. Undersøgelser har endda vist, at antibiotika kan påvirke mikrobiomer i den næste generation af afkom, som modtager disse bakterier fra forældre eller miljøet. Man ved dog mindre om, hvordan disse effekter udspiller sig på tværs af flere generationer.

I søgen efter svar vendte Nebraskas Reilly Cooper og kolleger sig til Daphnia magna, en krebsdyrart, der vokser til kun millimeter i længden, men som dukker op som en god organisme til at studere mikrobiom-dynamik. Holdet rejste fem generationer af D. magna; halvdelen af ​​den første generation blev opdrættet fri for antibiotika, den anden halvdel i en antibiotika-rig cocktail. Efterfølgende generationer af de antibiotikafri krebsdyr fortsatte med at blive opdrættet på den måde. Hver generation født af antibiotika-eksponerede forældre var i mellemtiden ligeligt fordelt mellem en antibiotika-rig eller antibiotika-fri tilværelse.

Som forventet så antibiotika drastisk ud til at ændre populationen af ​​bakterier i første generation af D. magna, hvilket øgede antallet af en fremtrædende bakteriegruppe, mens den bremsede overfloden af ​​en anden. Og mangfoldigheden af ​​bakteriearter fortsatte med at falde på tværs af generationer af de antibiotika-eksponerede krebsdyr.

Ikke desto mindre pralede D. magna, hvis forældre var udsat for antibiotika, men som selv var opdraget antibiotikafri, bakteriesamfund, der for det meste ikke kunne skelnes fra krebsdyr, hvis forfædre aldrig blev eksponeret. Denne konstatering, som var i modstrid med holdets forventninger, tyder på, at kun én generation kan være nok til, at et mikrobiom effektivt kan komme sig – uanset hvor mange generationer af antibiotikaeksponering der gik forud for det.

Holdet var ude for endnu en overraskelse:Den simple handling at isolere de individuelle krebsdyr, uanset om de var udsat for antibiotika eller -fri, svarede også til mindre bakteriediversitet på tværs af generationer af D. magna. Selvom overlevelsesraterne faldt på tværs af generationerne af isolerede krebsdyr, steg både kropsstørrelse og total reproduktion. Det samme gjorde forsvinden af ​​relativt sjældne bakteriegrupper - hvilket tyder på, at disse grupper kan spille skadelige roller.

Efter at have demonstreret virkningerne af forskellige tilstande på mikrobiomer, bør D. magna fortsætte med at tjene som en modelorganisme til at undersøge modstandsdygtigheden, mangfoldigheden og forløbet af bakteriesamfund på tværs af generationer, sagde holdet.

Cooper håber især, at forskere følger op på isolationens påvirkninger, hvilket indikerer, at opretholdelsen af ​​et mangfoldigt mikrobiom kan afhænge af, om et dyr vokser op sammen med medlemmer af sin egen art. Hvis det er tilfældet, kan det få konsekvenser for en lang række værtsarter, sagde han.

Studiet er publiceret i FEMS Microbiology Ecology . + Udforsk yderligere

Lægemiddelresistensmolekyle kan spredes gennem bakterielle 'samfund'