Тест по биологии для самопроверки: «Устойчивость бактерий к антибиотикам как биологическое явление»
Антибиотикорезистентность удобно рассматривать как эволюционную задачу о разнообразии, наследовании и отборе. Важно не представлять бактерию как организм, который «понимает угрозу и специально меняется»: изменения возникают в популяции, а среда меняет доли уже существующих и вновь появляющихся вариантов.
Содержание статьи5 разделовПоказатьСкрыть
Справочная таблица: понятие → признак → биологическая роль
Понятие
Признак
Что объясняет
Мутация
Изменение наследственного материала
Может создать новый вариант признака до или независимо от действия антибиотика
Естественный отбор
Разная выживаемость и размножение вариантов
Повышает долю устойчивых клеток при соответствующем давлении среды
Горизонтальный перенос генов
Передача ДНК не только от родительской клетки потомкам
Позволяет генам устойчивости распространяться между клетками
Плазмида
Дополнительная молекула ДНК у многих бактерий
Может нести гены устойчивости и передаваться между клетками
Проверка понимания: 16 вопросов
Три вопроса для устного самоконтроля
Почему фраза «антибиотик научил бактерию сопротивляться» неточна с точки зрения естественного отбора?
Чем вертикальное наследование отличается от горизонтального переноса генов?
Почему один и тот же ген устойчивости может быстро появиться в нескольких линиях бактерий?
Открытые мини-задания
Нарисуйте схему «мутация → отбор → изменение частоты признака». Критерий хорошего ответа: В схеме отдельно показаны появление варианта, действие среды и наследование потомкам.
Сравните конъюгацию, трансформацию и трансдукцию. Критерий хорошего ответа: Для каждого процесса указан источник ДНК и способ её попадания в клетку.
Почему устойчивость к одному веществу не означает «общую неуязвимость» бактерии? Критерий хорошего ответа: Показано, что устойчивость связана с конкретной мишенью или механизмом и проверяется отдельно для разных воздействий.
Что повторить по ошибкам
Ошибки 1–4: повторите определения устойчивости, мутации, плазмиды и конъюгации.
Ошибки 5–8: разберите три механизма горизонтального переноса и заблуждение о «направленной адаптации».
Ошибки 9–12: повторите естественный отбор и молекулярные механизмы устойчивости.
Ошибки 13–16: потренируйте экспериментальное сравнение и популяционное мышление.
Ключ и объяснения
1. C — Она сохраняет способность выживать или размножаться при концентрации, которая подавляет чувствительный вариант. Устойчивость всегда относится к определённому воздействию и измеримому фенотипу. Она не означает общего превосходства бактерии во всех средах.
2. A — За счёт наследственных изменений и приобретения генов, которые возникают не потому, что клетка заранее «знает» о будущем антибиотике. Мутации не направляются потребностью организма в конкретном признаке. Антибиотик действует как фактор отбора: чувствительные клетки подавляются сильнее, а устойчивые оставляют больше потомков.
3. D — Она может нести ген устойчивости и передаваться между клетками. Плазмиды — дополнительные молекулы ДНК, способные переносить полезные для бактерии гены. Если такая плазмида передаётся другой клетке, устойчивость может распространиться без деления исходной бактерии.
4. B — Конъюгация. При конъюгации генетический материал передаётся от клетки к клетке через специализированный контакт. Это один из путей, по которым плазмидные гены могут быстро распространяться в популяции.
5. B — Поглощение клеткой свободной ДНК из окружающей среды. Некоторые бактерии способны захватывать фрагменты ДНК из среды и включать их в свой генетический материал. Если в такой ДНК есть функциональный ген устойчивости, фенотип клетки может измениться.
6. D — Иногда переносят бактериальную ДНК от одной клетки к другой — это трансдукция. При трансдукции вирус бактерий может случайно упаковать фрагмент бактериальной ДНК и доставить его другой клетке. Такой перенос является ещё одним источником наследственной изменчивости.
7. A — Она возрастёт, потому что отбор изменил состав популяции. Антибиотик создал сильную разницу в выживаемости между вариантами. После размножения выживших доля устойчивого фенотипа в популяции увеличивается.
8. C — Каждая бактерия специально изменяет себя в ответ на антибиотик так, чтобы стать устойчивой. Бактериальная клетка не проектирует полезную мутацию под конкретную угрозу. Наследственные варианты возникают и передаются, а среда отбирает те из них, которые в данных условиях оставляют больше потомков.
9. D — Потому что различия в чувствительности резко влияют на выживание и размножение вариантов. Сильное селективное давление увеличивает разницу в репродуктивном успехе чувствительных и устойчивых клеток. Это и есть механизм отбора на уровне популяции.
10. A — Некоторые механизмы устойчивости имеют энергетическую или физиологическую цену, поэтому при отсутствии давления среды преимущество может уменьшаться. Некоторые мутации и системы устойчивости требуют ресурсов или нарушают работу белков-мишеней. Но это не универсально: компенсаторные изменения могут уменьшить такую цену, поэтому формулировка должна оставаться вероятностной.
11. C — Изменение мишени, инактивация вещества, уменьшение проникновения или активный вынос из клетки. Устойчивость может возникать разными путями и часто связана с конкретной молекулярной мишенью. Эффлюксные насосы, ферменты инактивации и изменённые белки-мишени — разные механизмы одного фенотипа.
12. B — Он отбирает варианты, которые лучше переживают воздействие, но не обязан создавать направленную мутацию. Ключевой процесс — дифференциальная выживаемость уже различающихся клеток и их потомков. Новые мутации могут возникать, но их направление не задаётся потребностью в устойчивости.
13. A — Выращивать их при одинаковых условиях в серии концентраций одного антибиотика и сравнивать рост. Для причинного сравнения нужен один контролируемо изменяемый фактор и одинаковые остальные условия. Серия концентраций позволяет увидеть, при каком воздействии рост каждого штамма подавляется.
14. B — Потому что дочерние клетки получают копии наследственного материала исходной клетки. При бинарном делении дочерние клетки наследуют ДНК родительской клетки. Поэтому устойчивый генотип может быстро увеличивать численность клональной линии.
15. C — Он может передавать готовый ген между неродственными клетками и ускорять распространение признака. Ген устойчивости не обязан появляться заново в каждой линии: он может перемещаться между бактериями. При этом перенос устойчивости сам по себе не означает появление факторов вирулентности.
16. D — Наследственное разнообразие → различная выживаемость при воздействии → размножение выживших → рост доли устойчивых вариантов. Эта последовательность связывает источник различий с действием отбора и наследованием. Именно изменение частот наследуемых вариантов в популяции делает устойчивость эволюционным явлением.
Поделиться
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
