باکتری‌ها چگونه می‌توانند در برابر داروهایی که هنوز ساخته نشده‌اند، مقاوم شوند؟

آیا باکتری‌ها به‌طور تصادفی جهش پیدا می‌کنند یا جهش‌های آن‌ها هدفمند است؟ پژوهشگران بیش از یک قرن درمورد این موضوع سردرگم بوده‌اند.

در سال ۱۹۴۳ سالوادور لوریا میکروب‌شناس و ماکس دلبروک، فیزیکدانی که به زیست‌شناسی روی آورد، آزمایشی را ابداع کردند تا استدلال کنند که باکتری‌ها بدون هدف جهش پیدا می‌کنند. دانشمندان دیگر با استفاده از آزمایش آن‌ها نشان دادند که باکتری‌ها می‌توانند دربرابر آنتی‌بیوتیک‌هایی که قبلا با آن‌ها مواجه نشده‌اند، مقاومت کسب کنند.

آزمایش لوریا-دلبروک تاثیر قابل‌توجهی بر علم داشت. یافته‌ها به لوریا و دلبروک کمک کرد تا در سال ۱۹۶۹ جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را از آن خود کنند. دهه‌ها بعد، این آزمایش همچنان آموزه‌های مهمی ارائه و نشان می‌دهد باکتری‌ها می‌توانند دربرابر آنتی‌بیوتیک‌هایی که هنوز ساخته نشده‌اند، مقاومت کسب کنند.

لوله آزمایش حاوی باکتری‌هایی را تصور کنید که در سوپی از مواد مغذی زندگی می‌کنند. سوپ به دلیل غلظت بالای باکتری‌های درون آن کدر است. افزودن ویروسی به لوله آزمایش که باکتری‌ها را آلوده می‌کند و فاژ نامیده می‌شود، بیشتر باکتری‌ها را می‌کشد و سوپ را شفاف می‌کند. هرچند، اگر لوله آزمایش در شرایط مناسب برای رشد باکتری‌ها نگه داشته شود، دوباره با گذشت زمان سوپ کدر می‌شود. این امر نشان می‌دهد باکتری‌ها دربرابر فاژها مقاومت کسب کرده‌اند و می‌توانند تکثیر شوند. فاژها چه نقشی در این تغییر داشتند؟

در گذشته، برخی از دانشمندان فکر می‌کردند فاژها موجب می‌شوند باکتری‌ها در راستای بقا جهش پیدا کنند. دیگران پیشنهاد می‌کردند باکتری‌ها به‌طور منظم جهش پیدا می‌کنند و ایجاد گونه‌های مقاوم دربرابر فاژ شانسی است. لوریا و دلبروک ماه‌ها برای حل این معما با هم همکاری کردند، اما هیچ‌یک از آزمایش‌های آن‌ها موفق نبود.

در شب ۱۶ ژانویه سال ۱۹۴۳، لوریا هنگام تماشای همکارش که با دستگاه پوکر بازی می‌کرد، راه‌حلی برای کشف این معما پیدا کرد. او صبح روز بعد به آزمایشگاهش رفت.

آزمایش لوریا شامل چند لوله و پتری دیش بود. هر لوله حاوی مواد مغذی بود که به تکثیر باکتری ای‌کولای کمک می‌کرد، درحالی‌که هر پتری دیش حاوی مواد پوشیده‌شده با فاژ بود. چند باکتری در هر لوله قرار داده و فرصتی برای تولید گونه‌ی مقاوم دربرابر فاژ به آن‌ها داده شد. آن‌ها می‌توانستند در غیاب فاژ در لوله‌ها یا در حضور فاژها در پتری دیش جهش پیدا کنند.