不可思议的延时拍摄揭示出细菌是如何成长为“超级细菌”的，它们最终杀死抗生素后存活下来。

   为了捕捉到这些非凡的瞬间，研究人员们建造了一个巨大的培养皿，记录了大肠杆菌曝露在各种剂量药物中的过程。

   这项突破性的观察，阐明了细菌逐步适应剂量不断增加的抗生素的进化过程。

   这些连续镜头阐明了细菌逐步适应剂量不断增加的抗生素的进化过程。如上图所示，细菌快速进化出对浓度极高的药物的抗性。

   哈佛大学医学院和以色列理工大学的科学家建造了一个2×4英尺的培养皿，用于观察研究大肠杆菌在两个星期中的适应过程。关于这项发现的论文已发表在近日《Science》上。

   该研究团队将这个大型培养皿分为不同的区域，每个区域的药物剂量不同，这个设备的名字是“微生物进化和生长角斗场（MEGA）”，其灵感来源于2011年的电影《传染病》。

   培养皿的最外层没有药物，而旁边的一层则含有足够杀死细菌的抗生素。再往里一层剂量增加10倍，中心处的抗生素剂量是剂量最低区域的1000倍。

   然后，科学家们在天花板上放置了照相机，在两周时间内周期性地对细菌的进化过程进行拍摄。

   该研究团队将这个大型培养皿分为不同的区域，每个区域的药物剂量不同，这个设备的名字是“微生物进化和生长角斗场（MEGA）”，其灵感来源于2011年的电影《传染病》。相邻的区域剂量增加10倍，如上图所示。

   这种方法使得他们可以观察到物理空间与导致适应性的进化挑战之间的关系。

哈佛大学医学院的研究人员Michael Baym说：“关于细菌用于避免抗生素的内部防御机制我们了解得很多，但是我们并不真正地了解它们在不同环境中为了生存而适应的物理活动。”

   通过使用这种方式检测细菌，研究人员关于细菌应对剂量增加的抗生素的行为提出了很多重要的见解。

   标准假设认为，在最高剂量中可以存活的突变体最具抗性，但是这项观察这种假设提出了质疑。

   Roy Kishony同时作为以色列理工学院和哈佛大学的高级研究人员，他说：“我们的MEGA培养盘采用了复杂且晦涩的进化学概念，比如诱变选育、世系、平行进化、无性干涉，并提供了‘眼见为实’的可视化展示，而不仅仅是晦涩的概念。它还能够清晰地展示出细菌对抗生素变得有抗性是多么的容易。”

   在他们的多项观察中，研究人员发现细菌的扩散会一直到达剂量上限，这种浓度下的抗生素中的细菌则无法生长。

   有一小群细菌可以在任何级别的抗生素中适应和生存，抗性随着连续的基因变化产生。

   科学家们在天花板上放置了照相机，在两周时间内周期性地对细菌的进化过程进行拍摄。

   战胜了其他菌株的细菌持续向更高剂量药物的区域扩散，直到达到它们无法生存的上限。

   当耐药突变体产生时时，它的后代会移动到浓度更高的区域，它的多个世系后代会在相同的区域内竞争。

   战胜了其他菌株的细菌持续向更高剂量药物的区域扩散，直到达到它们无法生存的上限。

   研究人员Tami Lieberman说：“这项展示太惊人，细菌进化得太快了。在这些镜头面前，进化生物学家家立刻意识到他们曾经在理论上思考过的概念，而非专业人士则立即开始问一些很好的问题。”

   研究人员还发现，随着进入到剂量更高的区域，突变体可以生成耐药性更强的后代，耐药性最强的细菌甚至可以抵挡最高浓度的药物。

   仅仅10天内，突变菌株就可以在浓度为1000倍的最初可以杀死它们的抗生素中生存下来。

   当他们使用环丙沙星进行实验，细菌的抗性比最初增强了了10万倍。

   这些观察表明，细菌在适应抗生素的过程中生长得更慢，一旦它们具备了足够的耐药性，它们的生长率就回归正常。

   并且，抗性最强的突变体通常比更弱的菌株移动的缓慢，它们在其他菌株遇到更高剂量的药物之前一直藏在后面。

   Baym说：“我们的观察表明，进化并不总是由最具耐药性的突变体引领，有时是第一个到达某个区域的菌株。最强的突变体通常躲在脆弱的菌株后面。第一个到达某个区域可能只是基于距离原因，而不是突变强度。”