חיידקים חייבים להתמודד עם תנאי סביבה קשים. האסטרטגיות העיקריות להתמודד עם אתגרים אלה כוללות בין היתר הפעלה של גנים מתאימים והצטברות של מוטציות במהלך האבולוציה שעוזרות לחיידקים להסתגל לאותם מצבים משתנים.
לעתים קרובות, חיידקים הנחשפים לשינוים פתאומיים ובלתי צפויים נדרשים להשתמש באסטרטגיות אחרות ולאחרונה הוכח כי יצירת שונות לא גנטית כגון יצירה של תת-אוכלוסיות מותאמות מראש לסביבה ומטרות משתנות יכולה לספק אסטרטגיה אלטרנטיבית.
חיידקים גורמי מחלה, מתמודדים עם אתגרים רבים, ויכולתם להתחמק ממערכת חיסונית והתמודדות עם טיפול אנטיביוטי מראש לתנאים מסוימים יכולה לספק יתרון בחדירה לתאי אדם. במחקר, אשר מתפרסם החודש (7.2) בעיתון המדעי eLife מטרתנו הייתה לבדוק האם חשיפה לתנאים אלה יכולים לעורר יצירה של תת-אוכלוסיות חיידקים המותאמות מראש לתנאים שונים. לשם כך, השתמשנו בחיידק E.Coli, אשר אחראי למקרים רבים של מוות בעולם וחשפנו את E.coli לתנאים שמדמים תאי אדם. בסימולציה זו גילינו למעשה פיצול לשתי תת-אוכלוסיות, כשאחת מהן מתאפיינת באלימות יתר (היפר-וירולנטית). להפתעתנו, תת-האוכלוסייה האלימה שמרה על התכונות שלה לדורות רבים גם כשהחיידקים הועברו לגדול בסביבה חיצונית. במחקר, השתמשנו במידול מתמטי ושיטות גנטיות ומצאנו מנגנון ששולט ב"מתג" שמווסת בין שתי תת-האוכלוסיות. במילים אחרות, גילינו שישנה חלוקת תפקידים בזמן חדירה של החיידק לגוף. חלק מהאוכלוסייה "מתחמשת" בגורמי אלימות ומתקיפה, בעוד שחלק אחר נשאר ב"עתודה". גילוי זה של אוכלוסיות מותאמות מראש
למתקפה על תאי אדם למזלנו, טיפולים אנטיביוטים אמורים להגן עלינו נגד אוכלוסיות אלו. בעבודה נוספת, המתפרסמת בעיתון היוקרתי Science (9.2), גילינו תופעה מרעישה: תת-אוכלוסייה נוספת, אשר נכנסה ל"תרדמת" זמנית ועצרה את הגידול שלה, הצליחה לחמוק מהטיפול האנטיביוטי ובהמשך, לפתח עמידות לטיפול האנטיביוטי פי 20 יותר מהר מהחיידקים האחרים. חשוב להדגיש שתת אוכלוסייה רדומה זו, אשר נוצרת בתגובה לתנאים קשים, אינה נבדקת בבדיקות מעבדה כאשר בוחנים את יעילותם של טיפולים אנטיביוטיים ולכן עלולה לעבור "מתחת לרדאר" של הצוות המטפל. ההבנה הכמותית, דרך מידול מתמטי, של המסלול החדש התורם להתפתחות מהירה של עמידות לאנטיביוטיקה, עשויה להביא לדרכים חדשות למניעת התפתחות עמידות, אחת הבעיות הבוערות של הרפואה המודרנית.
