Selecção natural e evolução da resistência bacteriana aos antibióticos

Transcrição

1 ESCOLA COOPERATIVA DE VALE S. COSME, DIDÁXIS Selecção natural e evolução da resistência bacteriana aos antibióticos Ciência Viva AS INVESTIGADORAS Ana Iris Sequeira Sampaio; Ana Isa Sequeira Sampaio; Ana Rita Carvalho Azevedo; Helena Isabel Martins Barbosa

2 Índice - Introdução Pág. 3 - Metodologia de trabalho..pág. 4 - Apresentação dos resultados Pág. 5 - Conclusão.Pág. 6 2

3 Introdução - O nosso objectivo com esta actividade era observar o desenvolvimento das bactérias E-coli em meios com Ampicilina e sem Ampicilina. - As E-coli são seres unicelulares, com um ciclo de vida muito curto, aeróbias ou anaeróbias facultativas. São dos simbiontes mais frequentes no ser humano, sendo que o seu habitat natural é o lúmen intestinal deste e de outros seres de sangue quente. Esta bactéria está associada a várias doenças, principalmente do foro intestinal (devido à sua localização). - A Ampicilina é um antibiótico, muito utilizado na medicina actual, sendo uma das suas aplicações no combate às infecções por bactérias E-coli. - Nesta experiencia esperamos que, apesar de a Ampicilina ser utilizada com o propósito de destruir as E-coli, mesmo no meio com este antibiótico existam bactérias, apesar de em menor número que no meio Ap (sem Ampicilina). Esta resistência seria obtida a partir de mutações, que se teriam dado nos descendentes resultantes da reprodução da célula-mãe, tornando as mesmas resistentes à Ampicilina. - Por via de pressão selectiva e selecção natural, só estas bactérias mutantes sobrevivem e proliferam, explicando o seu menor número final comparada com o das não resistentes. - Uma mutação é uma alteração a nível do ADN: génica se for a nível dos genes, ou morfológica se se der a nível dos cromossomas. Esta se for significativa (pode não o ser, sendo que o código genético é redundante), vai levar a alterações no organismo mutado, alterações estas que se transferiram para a descendência, pelo facto das alterações serem feitas directamente na informação genética do ser. - Os conceitos de pressão selectiva e selecção natural reformulados de Darwin, em que nos apoiamos, explicam que: numa população existem seres com diferentes características, que podem ter aparecido por via de mutações. Aqueles que apresentarem características que os tornem mais aptos para um determinado meio, são aqueles que são seleccionados, sendo os únicos que se reproduzem, sendo a sua descendência possuidora das mesmas características em questão. 3

4 Metodologia de trabalho Para que nos fosse possível a observação do modo como evoluíram a colónias de E-coli, tivemos que elaborar uma série de procedimentos, principiando pela esterilização de todo o material que utilizamos, o qual poderia conter resíduos que contaminariam o material biológico. Procedemos então à preparação do meio LB, que nutriria as E-coli, e, seguidamente, iniciamos o preparo de placas de Petri com Agár, com e sem Ampicilina (placas +Ap e placas Ap). Após a solidificação das mesmas Iniciamos a sua divisão em cunhas. Após sucessivas diluições da cultura mãe, preenchemos os sectores triangulares das placas com três gotas de cada uma das diluições elaboradas e deixamos as placas em ambiente apropriado, procedendo à sua contagem nos períodos de tempo indicados no protocolo experimental e anotamos os resultados obtidos, a partir dos quais retiramos as nossas conclusões. 4

5 Resultados: Como podemos observar pela tabela acima elaborada, este estudo laboratorial permitiu-nos colher alguns resultados, os quais estavam dentro dos padrões normais do mesmo. Placas Mãe +Ap n.a n.a n.a n.a A +Ap n.a n.a n.a n.a A -Ap n.a n.a n.a n.a B +Ap n.a n.a n.a n.a B -Ap n.a n.a n.a n.a

6 Conclusões A partir dos resultados obtidos, retiramos algumas conclusões: - A frequência de células resistentes à Ampicilina no meio de cultura +Ap (o único onde esta está presente) é maior do que no meio -Ap e célula-mãe, sendo que é a referida Ampicilina é um obstáculo à sobrevivência das bactérias E-coli. Os mesmos seres que não têm resistência, por via de pressão selectiva e selecção natural, não sobrevivem, e por isso, só as resistentes se reproduzem, transferindo, em princípio, essa característica à descendência, aumentando a sua frequência. Como nos dois restantes casos a sobrevivência das E-coli sem resistência ao antibiótico não esta previamente condicionada, a morte das mesmas (caso aconteça) será natural, reproduzindo-se estas normalmente, tendo descendentes idênticos às mesmas Como a resistência à Ampicilina não é uma característica selvagem das bactérias em questão, o número inicial daquelas que o são é também menor (sendo que, em alguns casos do género, a resistência à Ampicilina num meio onde esta não existe, podia ser mesmo prejudicial), estando em consenso com os resultados obtidos. - O número de bactérias no meio menos -Ap é superior ao do no meio +Ap, pois como no primeiro não houve morte (esperada) de bactérias sem resistência à Ampicilina, a sua proliferação começa de imediato a partir de um número cada vez maior de células presentes. Como o período de tempo decorrido em ambos os meios é o mesmo, o facto de no meio +Ap a reprodução das E-coli se dar apenas a partir daquelas que apresentam resistência (as que não o fazem morrem diminuindo o número de bactérias que se podem reproduzir). Assim, no mesmo período de tempo, a quantidade de seres no meio -Ap é superior à do no meio +Ap. - Como a resistência à Ampicilina não é uma característica selvagem da E-coli, é altamente improvável que a célula-mãe original possuísse esta característica, sendo que também não existia a pressão selectiva. O facto da resistência ao medicamento ter aparecido, impomo-lo a mutações que se terão dado aquando a sua reprodução, sendo as mutadas as que sobreviveram e se reproduziram no meio onde existia Ampicilina. - Esta experiência, e os resultados nela obtidos podem ser comparados à evolução de seres superiores como plantas e animais ao longo do tempo, mas não totalmente. No plano idêntico, podemos ter em conta que, na evolução dos seres, as mutações conferiram certas características aos mesmos, que os permitiram sobreviver, tendo em conta os conceitos de pressão selectiva e selecção natural de Darwin, e adaptarem-se a ambientes inicialmente inóspitos, sendo estas características transferidas aos seus descendentes, aumentando a frequência de seres idênticos num determinado meio, sendo que seres da mesma espécie num outro poderiam não apresentar as mesmas características. Num outro plano, as E-coli utilizadas nesta experiência são seres muito simples, e com um ciclo de vida muito curto. Por via destes factos, as observações ao longo da experiência, e as próprias alterações induzidas são de muita mais fácil e rápida 6

7 execução do que noutros seres mais complexos. Se, por exemplo, o nosso organismo em estudo fosse o ser humano, além de o aparecimento de alterações significativas e visíveis fossem muito mais lentas e imperceptíveis, os métodos utilizados teriam de ser muito mais complexos. - Em geral, quanto mais diluída fosse a cultura inicial de E-coli, menor seria o número das mesmas encontradas na contagem no final da experiência. Isto porque: quanto maior a diluição, menor é o numero de bactérias por volume. Como o volume adicionado era sempre igual fosse qual fosse a diluição, as que advinham de maiores diluições possuíam um número reduzidos de seres em comparação com as restantes, afectando os níveis da sua reprodução futura, explicando os resultados obtidos. - Apesar de os nossos resultados poderem ser considerados concordantes, sabemos que existem sempre erros experimentais. Apesar de termos tido todo o cuidado na sua realização, factores exteriores a nós, como problemas nos aparelhos de medição e materiais utilizados de teor pouco rigoroso, e até, temperaturas e pressões não óptimas para os procedimentos, podem ter afectado, negativamente, o desenvolvimento da nossa experiência. 7