Генетика - Гуляев Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Важнейшее свойство клетки — способность ее к самовоспроизведению. Но, кроме ДНК, ни один составной компонент клетки, в том числе и все белки, таким свойством не обладают. Способность молекул ДНК к саморепродукции имеет непосредственную связь с клеточным делением и размножением организмов. Молекулы ДНК по сравнению с белковыми обладают огромной устойчивостью. С этим свойством ДНК связано большое постоянство наследственности. Прямым доказательством генетической роли ДНК служат опыты по бактериальной трансформации.
Трансформация. В 1928 г. английский бактериолог Ф. Гриффитс наблюдал изменение наследственных свойств бактериальных клеток пневмококков под влиянием какого-то вещества, выделяющегося из других клеток. У пневмококков Diplococcus pneumoniae имеется два штамма, хорошо различимых по внешнему виду и болезнетворным свойствам. Клетки одного из них (5-штамм) заключены в капсульные оболочки, состоящие из полисахаридов, отличаются высокой вирулентностью и вызывают у некоторых млекопитающих тяжелое заболевание — инфекционную пневмонию. Клетки другого штамма (i^-штамм) не имеют капсульных оболочек и невирулентны. В опытах Ф. Гриффитса (рис. 46) мыши, которым вводили вирулентный штамм, погибали. При введении невирулентного штамма они оставались живыми. Клетки вирулентного штамма, предварительно убитые нагреванием, также не вызывали заболевания.
Казалось бы, ничего нового этот опыт дать и не мог. Но совершенно неожиданные результаты были получены у четвертой группы мышей, которым вводили смесь невирулентных и вирулентных, но убитых нагреванием клеток. Эти мыши заболевали инфекционной пневмонией и тоже погибали, как и мыши первой группы, которым вводили вирулентный штамм. В выделениях таких больных животных обнаруживались капсульные вирулентные клетки пневмококков. Следовательно, взаимодействие невирулентных и убитых нагреванием вирулентных клеток восстанавливало свойства
* Нанометр; 1 нм=10-6 мм, или 10~9 м.
=i,, UP—
3 ОО
.5
;=d .D—-1
Рис. 46. Схема опытов Гриффитса по трансформации бактерий в живых мышах
(in vivo):
/ — вирулентные клетки; 2 — больное животное; 3 — невирулеитные клетки; 4 — здоровое животное; 5 —убитые нагреванием вирулентные клетки; 6 — здоровое животное; 7 — больное
жнвотное; 8 — высев.
и внешние признаки последних. Происходила трансформация — передача особенностей одних клеток другим. Самое интересное в этих опытах заключалось в том, что трансформация происходила под влиянием какого-то вещества небелкового характера, поскольку клетки донора предварительно были убиты.
В начале 30-х годов в ряде опытов была показана возможность трансформации вне организма (in vitro), прямо в пробирке. В одном из таких опытов капсульные клетки пневмококков разрушали и смешивали с бескапсульными клетками. Через некоторое время в результате совместного выращивания некоторая часть бес-капсульных клеток превращалась в капсульные и приобретала свойство вирулентности. В последующие годы от одних видов бактерий другим передавали способность образовывать какой-либо белок-фермент, катализирующий в клетке определенный химический процесс. Таким образом, в различных опытах по трансформации под влиянием какого-то вещества у бактерий происходило направленное изменение определенного наследственного свойства.
Ответ на вопрос, что представляет собой это вещество, посредством которого осуществляется бактериальная трансформация, был дан в 1944 г. в экспериментах американских микробиоло-гов-генетиков под руководством О. Эвери. Продукты разрушенных капсульных клеток бактерий были ими разделены на химические компоненты, каждый из которых оценивался на способность вызывать трансформацию признака капсулы-юсти. При этом обнаружили, что только одно вещество обладало способностью превращать
Рис. 47. Бактериальная трансформация неустойчивых к стрептомицину микроорганизмов в стрептомициноустойчивые:
1 — стрептомициноустойчивые клетки, растущие на агар-агаре в чашке Петри; 2 — разрушенные стрептомициноустойчивые клетки в пробирке; 3 — очищенная ДНК из стрептомициноустойчивых клеток; 4 — стрептомпцпночувстви-тельные клетки на среде, содержащей ДНК ил стрептомициноустойчивых клеток; 5 — клетки, трансформированные в соответствии с внесенной ДНК в стрептомнциноустойчивые.
бескапсульные клетки в капсульные. С помощью химических методов было показано, что этим веществом, обладающим высокой трансформирующей активностью, является чистая ДИК- Опыт, проведенный в лаборатории О, Эвери, был многократно повторен в отношении трансформации признака капсульности и многих других наследственных признаков у бактерий и получил полное подтверждение.
Путем бактериальной трансформации в пробирке неустойчивые к стрептомицину клетки пневмококков были превращены в стрептомициноустойчивые (рис, 47). У этого вида микроорганизмов имеются два штамма, по-разному реагирующих на стрептомицин: один в присутствии его в среде погибает, клетки другого могут нормально расти. Клетки стрептомициноустойчивых пневмококков разрушили в пробирке, и из них выделили ДНК. После добавления такой очищенной ДНК в среду, на которой развивались неустойчивые к стрептомицину пневмококки, некоторые из них приобретали наследственную устойчивость к этому антибиотику. Таким образом, во всех случаях бактериальной трансформации направленное изменение свойств бактерий вызывала ДНК. В то же время попытки вызвать бактериальную трансформацию другими химическими веществами, входящими в состав клетки, оказались безрезультатными.
