Biologi Sekolah Menengah Atas · Grades 10–12

18Bakteri dan Ketahanan terhadap Antibiotik

Pada 1941 seorang polisi yang sedang sekarat karena keracunan darah akibat sebuah goresan diberi dosis penisilin yang pertama kali dipakai pada seorang pasien. Ia pulih dalam beberapa hari — lalu kambuh dan meninggal ketika persediaannya, yang disari susah payah dari kapang, habis. Dalam sepuluh tahun penisilin dibuat berton-ton dan infeksi yang telah membunuh selama ribuan tahun menjadi dapat disembuhkan dalam sepekan. Dalam dua puluh tahun, bakteri yang tidak lagi tersentuh penisilin menjadi lazim di tiap rumah sakit. Bab ini membahas mengapa: bagaimana bakteri beragam, bagaimana sebuah antibiotik memilahnya, dan bagaimana hitungan sebuah populasi bermiliar-miliar mengubah mutasi yang langka menjadi persoalan sebangsal.

Alexander Fleming di meja kerjanya pada 1943, dengan cawan biakan yang lima belas tahun sebelumnya membuatnya memperhatikan sebuah kapang yang membersihkan bakteri di sekelilingnya. Foto, Imperial War Museums, domain publik.

18.1 Bagaimana bakteri beragam

Proposisi 18.1 (Perkembangbiakan dan keragaman bakteri)

Sebuah bakteri berkembang biak dengan membelah dua setelah menyalin kromosom tunggalnya: anaknya, selain kesalahan penyalinannya, secara genetik serupa dengan induknya — sebuah klon. Dalam medium yang kaya, satu pembelahan tiap 20 menit mengubah satu sel menjadi satu miliar dalam sepuluh jam. Keragaman genetik dalam klonnya berasal dari dua sumber:

mutasi (Bab 13), yang langka tiap pembelahan tetapi sering pada populasi bermiliar-miliar;
pemindahan gen mendatar: DNA yang diterima dari bakteri lain, dari spesies yang sama atau spesies lain, paling sering sebagai sebuah plasmid — lingkaran DNA kecil, yang terpisah dari kromosomnya, membawa beberapa gen dan mampu berpindah dari sel ke sel lewat sebuah jembatan membran.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Pemindahan mendatar. Sebuah plasmid — lingkaran DNA kecil yang mungkin membawa gen ketahanan — disalin menyeberangi sebuah jembatan dari satu bakteri ke bakteri lain, yang tidak harus dari spesies yang sama. Penerimanya, dan seluruh keturunannya, memperoleh gen itu dalam satu langkah.

Contoh 18.2 (Hitungan sebuah populasi)

Mutasi ketahanan muncul sekitar sekali tiap $10^8$ pembelahan. Karena itu sebuah labu berisi $10^9$ bakteri telah mengalami, dalam pembelahan yang menghasilkannya, sekitar sepuluh mutasi semacam itu; luka yang terinfeksi atau sebuah usus, dengan $10^{12}$ bakteri, sekitar sepuluh ribu. Tiap populasi bakteri yang besar memuat, sebelum antibiotik apa pun dipakai, sel yang tahan terhadapnya — cawan replika Bab 13 membuktikannya.

18.2 Antibiotik

Definisi 18.3 (Antibiotik)

Sebuah antibiotik adalah molekul yang membunuh bakteri atau menghentikan pertumbuhannya, pada kepekatan yang tidak membahayakan sel pasiennya, dengan bekerja pada struktur atau proses yang dimiliki bakteri dan tidak dimiliki sel manusia: penisilin dan kerabatnya menghalangi pembangunan dinding bakterinya; streptomisin dan tetrasiklin menjepit ribosom bakterinya, yang berbeda dari ribosom kita; yang lain menghalangi enzim bakteri bagi replikasi DNA. Sebagian besarnya mula-mula ditemukan dalam kapang dan bakteri tanah, yang membuatnya untuk melawan pesaingnya. Antibiotik tidak berpengaruh pada virus, yang tidak punya satu pun sasaran itu.

Proposisi 18.4 (Mekanisme ketahanannya)

Sebuah bakteri bersifat tahan terhadap sebuah antibiotik ketika ia tumbuh pada kepekatan yang menghentikan kerabatnya yang peka. Ketahanannya punya dasar genetik dari beberapa macam: sebuah gen bagi enzim yang memusnahkan antibiotiknya (penisilinase memotong penisilin menjadi dua); mutasi yang mengubah sasaran antibiotiknya sehingga obatnya tidak lagi mengikat (protein ribosom yang berubah); sebuah pompa yang mengusir obatnya; dinding yang tidak membiarkannya masuk. Masing-masing berupa sebuah alel atau gen, dan masing-masing diwariskan — secara tegak oleh klonnya dan, jika berada pada plasmid, secara mendatar oleh tetangganya.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Metode 18.5 (Membaca sebuah antibiogram)

Sebuah antibiogram menguji bakteri seorang pasien terhadap beberapa antibiotik sekaligus.

Sebarkan bakterinya merata pada sebuah cawan; letakkan cakram kertas yang masing-masing dibasahi satu antibiotik; eramkan semalam.
Antibiotiknya meresap keluar dari cakramnya, kepekatannya turun seiring jarak; bakterinya tumbuh menjadi hamparan kecuali di tempat kepekatannya menghentikannya: sebuah zona hambat yang bening di sekeliling tiap cakram.
Ukurlah garis tengah tiap zonanya dan bandingkan dengan ambang yang ditetapkan bagi antibiotik itu: garis tengah di atas ambangnya berarti peka, di bawahnya berarti tahan.
Zona terbesar di antara hasil yang peka menuntun peresepannya; cakram tanpa zona sama sekali adalah antibiotik yang diabaikan galurnya.

Sebuah antibiogram yang terbaca. Tiap cakram memuat satu antibiotik; zona yang bening adalah tempat bakterinya tidak dapat tumbuh. Jika dibandingkan dengan ambang tiap obatnya, garis tengahnya menggolongkan galurnya peka terhadap A dan D, tahan terhadap B, C dan E.

Sebuah cawan antibiogram setelah pengeraman semalam: sebuah hamparan bakteri, dan di sekeliling tiap cakram antibiotiknya sebuah zona bening yang besarnya mengukur kepekaan galurnya. Satu cakram tanpa zona.

18.3 Bagaimana ketahanannya menyebar

Proposisi 18.6 (Seleksi oleh antibiotiknya)

Sebuah antibiotik tidak menciptakan bakteri yang tahan; ia memilih-nya. Dalam populasi yang beberapa selnya membawa alel ketahanan, obatnya membunuh atau menghentikan mayoritas yang peka dan membiarkan segelintir yang tahan berlipat ganda tanpa persaingan: dalam beberapa hari populasinya menjadi tahan. Makin banyak sebuah antibiotik dipakai — pada pasien, pada hewan, di lingkungan — makin sering pemilahan ini terjadi, dan makin tahan bakteri sebuah rumah sakit, peternakan atau negeri. Rangkaian yang tidak lengkap, yang membunuh sel yang paling peka dan menyayangi yang paling tidak peka, memilih paling tepat guna di antara semuanya.

Bukti percobaan. Cawan replika Lederberg menunjukkan sel yang tahan sudah hadir sebelum paparannya. Biakan yang ditumbuhkan sepekan dalam kepekatan antibiotik yang meningkat berakhir tahan terhadap seratus kali dosis awalnya, dan ketahanannya diwariskan serta terpetakan pada mutasi tertentu. Negeri yang paling banyak memakai antibiotik tiap orang punya bagian galur yang tahan paling tinggi; bangsal rumah sakit yang mengurangi pemakaiannya melihat ketahanannya turun sepanjang beberapa bulan. Sebuah galur bakteri kulit Staphylococcus aureus yang tahan terhadap penisilin muncul dalam empat tahun setelah obatnya diperkenalkan dan kini menjelaskan sebagian besar galur rumah sakit; galur yang tahan terhadap obat penggantinya menyusul penggantinya dalam dua tahun. ∎

Seleksi selama satu rangkaian antibiotik. Sel yang peka (biru) terbunuh dalam beberapa hari; segelintir yang tahan (merah) berlipat ganda tanpa lawan dan, pada akhir pekannya, menyusun seluruh populasinya. Jika pasiennya berhenti pada hari ke-3, yang selamat tumbuh kembali — kini hampir seluruhnya tahan.

Contoh 18.7 (Dari satu sel ke sebuah bangsal)

Seorang pasien yang diobati dengan penisilin membawa, di antara $10^{10}$ bakteri, seratus bakteri yang tahan. Dalam tiga hari yang peka telah lenyap dan klon yang tahan telah mengambil tempatnya: $10^{10}$ sel yang tahan. Di tangan seorang perawat, pada pegangan tempat tidur, dalam tubuh pasien berikutnya, klonnya berlanjut — dan jika gen ketahanannya berada pada sebuah plasmid, ia menyerahkannya kepada spesies lain di sepanjang jalannya. Tidak ada satu pun dalam runtunan ini yang menuntut antibiotiknya bekerja pada DNA; ia hanya menyingkirkan persaingannya.

18.4 Menjaga antibiotik tetap bekerja

Proposisi 18.8 (Akibat dan tanggapannya)

Infeksi yang tahan berlangsung lebih lama, lebih mahal dan lebih sering mematikan; sebagian galur kini menahan setiap obat yang tersedia. Karena ketahanannya digerakkan pemakaiannya, tanggapannya adalah memakai antibiotik lebih sedikit dan lebih baik: hanya bagi infeksi bakteri (tidak pernah bagi pilek dan flu virus), yang dipilih setelah antibiogram bila mungkin, pada dosis penuh selama rangkaian yang penuh, dengan obat tersempit yang berhasil; membatasi pemakaiannya dalam pertanian; mencegah infeksi (kebersihan, vaksinasi) sehingga rangkaian yang diperlukan lebih sedikit; dan mengasingkan pembawa galur yang tahan di rumah sakit. Antibiotik baru membeli waktu; hitungan seleksinya menjamin bahwa ketahanan terhadap masing-masingnya akan muncul.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Catatan 18.9 (Evolusi dalam sepekan)

Mutasi memasok keragaman secara acak, lingkungannya memilahnya, keturunan yang selamat mewarisi bedanya: bakteri bab ini menjalankan, dalam sepekan, proses yang akan dilukiskan tahun terakhir sepanjang jutaan tahun bagi paus dan pohon ek. Ketahanan terhadap antibiotik adalah evolusi lewat seleksi alam yang teramati secara langsung, dengan manusia sebagai pemilahnya — dan menjadi peragaan yang paling jernih bahwa prosesnya bukan teori tentang masa lalu melainkan kenyataan tentang populasi mana pun yang beragam dan berkembang biak.

18.5 Latihan

Latihan 18.1 ★

Sebutkan kedua sumber keragaman genetik dalam sebuah populasi bakteri.

Solusi

Solusi Latihan 18.1.

Mutasi yang muncul selama pembelahan klonnya, dan pemindahan gen mendatar — yaitu DNA, biasanya sebuah plasmid, yang diterima dari bakteri lain.

Latihan 18.2 ★

Apa itu antibiotik, dan mengapa ia membahayakan bakteri tetapi tidak sel pasiennya? Mengapa ia tidak berguna melawan pilek?

Solusi

Solusi Latihan 18.2.

Molekul yang membunuh bakteri atau menghentikan pertumbuhannya dengan bekerja pada struktur yang dimiliki bakteri dan tidak dimiliki sel manusia (dinding, ribosom bakteri, enzim replikasi bakteri). Pilek disebabkan virus, dan virus tidak punya satu pun sasaran itu.

Latihan 18.3 ★

Berikan tiga mekanisme yang dengannya bakteri dapat menahan antibiotik.

Solusi

Solusi Latihan 18.3.

Enzim yang memusnahkan antibiotiknya; sasaran yang bermutasi yang tidak lagi diikat obatnya; pompa yang mengusir obatnya (atau dinding yang menolaknya).

Latihan 18.4 ★

Pada gambar antibiogramnya, cakram baru F memberi zona $20\,\mathrm{mm}$ dengan ambang $18\,\mathrm{mm}$ . Peka atau tahan? Antibiotik mana yang akan kamu resepkan di antara A sampai F?

Solusi

Solusi Latihan 18.4.

Peka (20 di atas 18), tetapi hanya sedikit. D, yang selisihnya paling lebar di atas ambangnya, lalu A.

Latihan 18.5 ★

Apakah sebuah antibiotik menyebabkan mutasi ketahanan? Berikan alasannya dengan percobaan Bab 13.

Solusi

Solusi Latihan 18.5.

Tidak. Pada cawan replikanya, koloni yang tahan muncul pada kedudukan yang sama pada tiap cawan antibiotiknya, sehingga sel yang tahan sudah ada dalam koloni aslinya, yang tidak pernah bertemu obatnya. Antibiotiknya menyingkapkan dan memilah; ia tidak mengimbaskan.

Latihan 18.6 ★★

Mulai dari satu bakteri yang membelah tiap 20 menit, ada berapa bakteri setelah 10 jam? Jika ketahanannya muncul sekali tiap $10^8$ pembelahan, berapa sel tahan yang mungkin dimuat biakannya?

Solusi

Solusi Latihan 18.6.

30 pembelahan: $2^{30} \approx 10^9$ sel. Sekitar $10^9$ pembelahan menghasilkannya: sekitar 10 sel yang tahan, rata-rata — lebih banyak jika mutasinya datang lebih awal.

Latihan 18.7 ★★

Dari gambar seleksinya, pada hari keberapa sel yang tahan menjadi mayoritas seluruhnya? Berapa populasi seluruhnya pada hari ke-6 pada hal yang bergaris putus-putus, dan ia tersusun dari apa?

Solusi

Solusi Latihan 18.7.

Sekitar hari ke-3, ketika sel yang peka telah turun menjadi sekitar 0.2% dan yang tahan telah naik menjadi sekitar 1%. Pada hari ke-6 jumlah bergaris putus-putusnya kembali pada 100%, yang hampir seluruhnya tersusun dari sel yang tahan (sel peka yang selamat pada hari ke-3 juga tumbuh kembali, tetapi dari alas yang lebih kecil).

Latihan 18.8 ★★

Jelaskan mengapa gen ketahanan pada sebuah plasmid menyebar lebih cepat daripada gen pada kromosomnya.

Solusi

Solusi Latihan 18.8.

Gen kromosom hanya berpindah kepada keturunan klonnya; sebuah plasmid juga berpindah secara mendatar, kepada sel yang tak berkerabat dan spesies lain, dan satu pemindahan memberi sebuah sel ketahanan seketika tanpa menunggu sebuah mutasi.

Latihan 18.9 ★★

Seorang pasien merasa lebih baik setelah tiga hari dari rangkaian tujuh hari lalu berhenti. Jelaskan, dengan gambarnya, apa yang terjadi pada hari-hari berikutnya dan mengapa kambuhnya lebih sulit diobati.

Solusi

Solusi Latihan 18.9.

Pada hari ke-3 sel yang peka telah turun ke sepersekian persen sedangkan sel yang tahan sedang naik; tanpa obatnya, seluruh yang selamat tumbuh kembali, dan populasi yang kembali jauh lebih kaya sel yang tahan daripada populasi aslinya. Kambuhnya tidak lagi menanggapi obat yang sama.

Latihan 18.10 ★★

Mengapa bagian galur yang tahan lebih tinggi di rumah sakit daripada pada populasi umum?

Solusi

Solusi Latihan 18.10.

Rumah sakit memakai antibiotik secara giat pada banyak pasien yang berdekatan: seleksinya tetap dan galur yang terpilih berpindah dari pasien ke pasien lewat tangan dan permukaan.

Latihan 18.11 ★★

Jelaskan mengapa mutasi yang mengubah protein ribosom dapat membuat bakteri tahan terhadap streptomisin, dan mengapa bakteri semacam itu sering tumbuh sedikit lebih lambat daripada kerabatnya yang peka.

Solusi

Solusi Latihan 18.11.

Streptomisin bekerja dengan mengikat sebuah protein ribosom; protein yang berubah tidak lagi mengikatnya dan translasinya berlanjut. Tetapi perubahannya juga sedikit melemahkan kerja normal ribosomnya, sehingga penyusunan proteinnya, dan pertumbuhannya, sedikit lebih lambat — yaitu harga ketahanannya.

Latihan 18.12 ★★★

Dua antibiotik dengan sasaran yang berbeda diberikan bersama. Perkirakan peluang sebuah sel tahan terhadap keduanya lewat mutasi yang saling bebas (satu tiap $10^8$ masing-masing), dan jelaskan mengapa terapi gabungan dipakai melawan infeksi yang lambat dan panjang seperti tuberkulosis.

Solusi

Solusi Latihan 18.12.

$10^{-8} \times 10^{-8} = 10^{-16}$ tiap pembelahan: dengan $10^{12}$ bakteri, tidak mungkin ada sel yang membawa keduanya. Pada tuberkulosis, pengobatannya berlangsung berbulan-bulan dan bakterinya bermiliar-miliar, sehingga ketahanan terhadap satu obat pasti terpilih; dua obat sekaligus tidak meninggalkan yang selamat untuk dipilah.

Latihan 18.13 ★★★

Sebuah peternakan menambahkan antibiotik dosis rendah ke pakan ternaknya untuk mempercepat pertumbuhan. Ramalkan akibatnya bagi bakteri ternaknya, bagi pekerja peternakannya, dan bagi kedokteran manusia, dengan memakai seleksi dan pemindahan mendatarnya.

Solusi

Solusi Latihan 18.13.

Dosis rendah memilih galur yang tahan dalam usus ternaknya tanpa membunuh populasinya; pekerjanya memperolehnya lewat sentuhan; plasmidnya membawa gennya ke dalam kuman penyakit manusia dan ke lingkungan lewat pupuk kandang. Ketahanan terhadap obat itu, dan terhadap obat manusia yang berkerabat, naik dalam kedokteran.

Latihan 18.14 ★★★

Sebuah bangsal membagi dua peresepan antibiotiknya; dalam setahun bagian galur yang tahan turun. Jelaskan mengapa ketahanannya dapat surut, dengan memakai harga ketahanan bagi bakterinya dan persaingannya.

Solusi

Solusi Latihan 18.14.

Ketahanannya sering menuntut harga dari bakterinya (ribosom yang lebih lambat, enzim yang harus dibuat): tanpa obatnya, sel yang peka tumbuh sedikit lebih cepat dan mengalahkan yang tahan sepanjang banyak keturunan. Bagiannya turun — tetapi gen yang tahan tetap ada dalam populasinya pada frekuensi yang rendah, siap dipilih lagi.

Latihan 18.15 ★★★

“Bakteri menjadi tahan karena ia terbiasa dengan antibiotiknya.” Tuliskan ulang kalimat ini dengan benar, dalam satu paragraf pendek, dengan memakai mutasi, seleksi dan pewarisannya.

Solusi

Solusi Latihan 18.15.

Bakteri tidak menyesuaikan diri sendiri-sendiri. Dalam populasi besar mana pun, beberapa selnya membawa, lewat mutasi acak atau lewat plasmid yang diterima dari sel lain, sebuah alel yang membuatnya tahan. Antibiotiknya membunuh yang lain; sel yang tahan berlipat ganda dan mewariskan alelnya kepada keturunannya. Populasinya menjadi tahan karena ia telah terpilah, bukan karena anggotanya belajar sesuatu.

18.6 Soal: Bangsalnya

Soal 18.1

Soal akhir pekan — sebuah wabah di bangsal rumah sakit yang diikuti dari satu sel mutan: hitungan sebuah koloni, sebuah antibiogram yang terbaca, satu rangkaian yang terputus, dan kebijakan yang menghentikan penyebarannya

Luka seorang pasien terinfeksi $10^{10}$ bakteri dari satu spesies. Bakterinya membelah tiap 30 menit; mutasi yang memberi ketahanan terhadap antibiotik amoksisilin terjadi sekali tiap $10^8$ pembelahan. Antibiotiknya membunuh 90% sel yang peka tiap 6 jam dan tidak mempengaruhi sel yang tahan, yang terus membelah.

Bagian I — Sebelum pengobatannya.

Berapa pembelahan yang menghasilkan $10^{10}$ bakteri itu dari sel pertamanya? (Hitunglah jumlah selnya.)
Perkirakan jumlah sel yang tahan yang hadir sebelum antibiotik apa pun diberikan.
Jelaskan mengapa infeksi pasiennya tetap dilukiskan sebagai “peka” pada antibiogramnya.
Antibiogramnya memperlihatkan zona $24\,\mathrm{mm}$ bagi amoksisilin (ambang 17), $12\,\mathrm{mm}$ bagi eritromisin (ambang 20) dan tanpa zona bagi penisilin. Tafsirkan ketiga hasilnya.
Dokternya meresepkan amoksisilin selama 7 hari. Mengapa bukan penisilin, dan mengapa bukan obat dengan zona terbesar seandainya ada yang lebih besar?

Bagian II — Selama pengobatannya.

Berapa sel peka yang tersisa setelah 1 hari? Setelah 3 hari?
Mulai dari jawabanmu atas pertanyaan 2, berapa sel yang tahan setelah 1 hari jika sel itu berlipat dua tiap 30 menit tanpa batas? (Pakai $2^{48} \approx 2.8 \times 10^{14}$ .) Mengapa angka ini tidak masuk akal, dan apa yang membatasinya?
Andaikan klon yang tahan itu terbatas pada ruang yang dikosongkan sel yang peka, sehingga ia tidak dapat melampaui $10^{10}$ . Kira-kira kapan ia mengisi ruang itu?
Sketsakan, atau lukiskan, lengkung sel yang peka, sel yang tahan dan seluruh selnya sepanjang 7 hari itu.
Sesungguhnya sistem kekebalan pasiennya membersihkan beberapa juta sel terakhir dari jenis mana pun dalam beberapa hari. Jelaskan mengapa hasilnya bergantung pada apakah klon yang tahan tumbuh lebih cepat daripada pembersihan oleh sistem kekebalannya.

Bagian III — Rangkaian yang terputus.

Pasiennya berhenti setelah 2 hari, karena merasa sehat. Berapa sel peka yang tersisa, dan berapa bagian populasi yang selamat yang bersifat tahan?
Bakterinya tumbuh kembali menjadi $10^{10}$ pada hari-hari berikutnya. Berapa bagiannya yang kini tahan, jika sel yang tahan dan sel yang peka tumbuh dengan laju yang sama?
Pasiennya kambuh dan diberi amoksisilin lagi. Ramalkan hasilnya.
Antibiogram kambuhnya tidak memperlihatkan zona bagi amoksisilin. Jelaskan perubahannya dari antibiogram yang pertama.
Gen ketahanannya berada pada sebuah plasmid. Risiko apa lagi yang ditambahkannya bagi bangsalnya?

Bagian IV — Kebijakan bangsalnya. Bangsalnya mengobati 400 pasien tiap tahun dengan amoksisilin; 30% infeksi yang terpencilkan di bangsalnya kini tahan, berhadapan dengan 5% di kotanya.

Jelaskan beda antara bangsalnya dan kotanya dalam istilah tekanan seleksinya.
Bangsalnya memutuskan: antibiogram sebelum tiap peresepan, rangkaian yang penuh, kebersihan tangan, dan pengasingan pembawa galur yang tahan. Sebutkan mekanisme bab ini mana yang dikenai tiap tindakannya.
Setelah dua tahun ketahanan di bangsalnya 12%. Jelaskan mengapa ketahanannya turun, dan mengapa ia tidak kembali ke 5%.
Mengapa antibiotik baru, yang diperkenalkan di bangsalnya, tidak akan memecahkan persoalannya lebih dari beberapa tahun?
Nyatakan hasilnya: jumlah sel tahan yang dimuat lukanya sebelum obat apa pun, hari ketika sel itu mewarisinya, dan satu kebiasaan pasiennya yang mengubah infeksi yang dapat disembuhkan menjadi sebuah wabah.

Solusi

Solusi Soal 18.1.

1. Sekitar $10^{10}$ pembelahan (satu tiap sel yang dihasilkan).

2. $10^{10} \times 10^{-8} = 100$ sel yang tahan, rata-rata.

3. Seratus sel dalam sepuluh miliar tak terlihat pada sebuah cawan: hamparannya berperilaku peka karena 99.999999% darinya peka.

4. Amoksisilin: peka (24 di atas 17). Eritromisin: tahan (12 di bawah 20). Penisilin: tahan sepenuhnya, tanpa hambatan.

5. Penisilin tidak berguna melawan galur ini. Pilihan di antara obat yang peka juga menimbang efek samping dan cakupannya; obat tersempit yang berhasil lebih disukai agar bakteri pasiennya yang lain tersayangi.

6. Empat kurun 6 jam tiap hari: $10^{10} \times 0.1^4 = 10^6$ setelah 1 hari; $10^{10} \times 0.1^{12} = 0.01$ setelah 3 hari — pada dasarnya tidak ada.

7. $100 \times 2^{48} \approx 2.8 \times 10^{16}$ : mustahil, lebih banyak daripada yang dapat dimuat lukanya. Pertumbuhannya dibatasi ruang, zat gizi dan sistem kekebalannya.

8. Dari 100 sel menjadi $10^{10}$ menuntut $\log_2 10^8 \approx 27$ pelipatduaan, sekitar 13 jam; dalam praktiknya ruangnya bebas selama hari pertamanya, sehingga pada hari ke-1 sampai ke-2 klon yang tahan telah menggantikan populasi yang peka.

9. Yang peka: turun dengan faktor 10 tiap 6 jam sampai tidak ada pada hari ke-3. Yang tahan: naik dari 100 untuk mengisi ruangnya dalam sehari atau dua hari, lalu mendatar pada $10^{10}$ . Seluruhnya: sebuah cekungan selama hari ke-1, lalu kembali ke $10^{10}$ , yang kini seluruhnya tahan.

10. Jika sistem kekebalannya membersihkan sel lebih cepat daripada seratus sel tahan itu dapat berlipat ganda, infeksinya berakhir walaupun sel itu ada; jika klonnya tumbuh melampaui pembersihannya, infeksinya menjadi tahan. Antibiotik bekerja bersama sistem kekebalannya, bukan menggantikannya.

11. Yang peka setelah 2 hari: $10^{10} \times 0.1^8 = 100$ . Yang tahan: sekitar $10^{10}$ jika klonnya telah mengisi ruangnya, atau sedikitnya beberapa ribu: yang selamat hampir seluruhnya tahan.

12. Tumbuh dengan laju yang sama menjaga perbandingannya: pada dasarnya 100% tahan.

13. Tanpa pengaruh: klon yang tahan mengabaikan amoksisilin.

14. Cawan pertamanya memuat populasi aslinya, yang 99.999999% peka; cawan kambuhnya memuat klon yang terpilih, yang seluruhnya tahan, sehingga hamparannya tumbuh sampai ke cakramnya.

15. Gennya dapat berpindah kepada spesies lain yang dibawa pasien atau petugas lain, sehingga kuman penyakit lain di bangsalnya dapat menjadi tahan tanpa menunggu mutasinya sendiri.

16. Di bangsalnya, 400 rangkaian tiap tahun dalam populasi kecil yang tertutup memilah bakterinya terus-menerus, dan galur yang terpilih berpindah antarpasien; di kotanya seleksinya terencerkan di antara banyak orang dan spesies.

17. Antibiogram: pilihlah obat yang tidak dapat ditahan galurnya, sehingga tidak ada klon yang terpilih. Rangkaian yang penuh: tidak ada rangkaian terputus yang meninggalkan yang tahan untuk tumbuh kembali. Kebersihan: tidak ada penularan klon yang terpilih antarpasien. Pengasingan: tidak ada penyebaran mendatar atau tegak dari pembawanya.

18. Seleksi yang lebih sedikit membiarkan galur yang peka, yang tumbuh sedikit lebih cepat, merebut kembali tempatnya, dan penularan galur yang tahan terpotong. Ia tidak kembali ke 5% karena galur yang tahan dan plasmidnya bertahan pada frekuensi yang rendah dan terpilih lagi oleh tiap rangkaian yang tersisa.

19. Populasi bakteri besar mana pun memuat sel yang tahan terhadap obat barunya lewat mutasi kebetulan; memakainya memilih sel itu, dan dalam beberapa tahun galur yang tahan menjadi lazim, seperti pada setiap antibiotik yang diperkenalkan sejauh ini.

20. Sekitar seratus sel yang tahan di antara sepuluh miliar sebelum obat apa pun; pada hari kedua pengobatannya sel itu mewarisi lukanya; menghentikan rangkaiannya lebih awal mengubah infeksi yang dapat disembuhkan menjadi infeksi yang tahan dan menyebar.

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Antibiotik

Lihat semua 479 istilah di glosarium