Transformarea și transformarea
Să ne întoarcem din nou la fenomenul de transformare, cu care ne-am familiarizat deja în capitolul anterior. Am văzut că coloniile pneumococilor sunt supuse dezintegrării, care se manifestă într-o schimbare a proprietăților lor. Celulele cu pneumococi din forma S sunt foarte virulente (provoacă o formă tipică de pneumonie). Formează capsule mucoase, care de obicei acoperă o pereche de celule. Aceste capsule constau dintr-o polizaharidă complexă. In contrast, forma pneumococii R, format prin disocierea formei S, nu virulent, nu formează o capsulă și aranjate în perechi. Aceste diferențe se manifestă în experimentele pe animale (determinarea virulenței), microscopie (parnoraspolozhennyh prin prezența celulelor cu capsule) și cultivarea într-un mediu nutritiv - agar (forma și culoarea coloniilor).
Pneumococi a adus înainte de o mulțime de medici griji, deoarece medicii încă nu au avut penicilină și alte mijloace moderne de luptă cu pneumonie. În 1928, bacteriologul englez F. Griffith a descoperit fenomenul de transformare în aceste microorganisme. Griffith a testat efectul pneumococilor R nonvirulenți asupra șoarecilor experimentali. A plantat milioane de celule de tip R, iar șoarecii au murit. Investigare Organismele de șoareci morți în căutarea acestor bacterii învățate se confruntă cu fapt neașteptat loc de lipsit de tip capsulă pneumococi R au existat pneumococi extrem de virulent a avut capsula de tip S.
Griffith a sugerat că unele celule, care mor, secretă o substanță care determină supraviețuirea celulelor R pentru a forma capsule. Această presupunere a decis să verifice prin următoarele experimente. Un număr mic de celule R au fost introduse în corpul de șoarece împreună cu numeroase, dar sacrificate, celule S de temperatură ridicată. Celulele S aparțineau așa-numitului tip I. Mai târziu, după cum se aștepta Griffith, celulele S vii au fost izolate de la șoareci. În al doilea experiment, el a folosit celulele R vii de tip I și a sacrificat celule S de tip II. În acest caz, el a obținut de la șoareci vii celulele S vii de tip II. Aceasta sugerează singura explicație posibilă a ceva sacrificat tip II celule S-transformate (transformate) rudele lor - celule lipsite de capsule R-tip I - S-virulent la celule capabile să formeze tipul de capsulă II. Ce a fost acest "ceva" care a cauzat transformarea? Griffith a numit-o un început transformator.
Schema de transformare a pneumococilor formați R în formă de S folosind ADN izolat din celule S și transferat în celule R
Acest "ceva" care posedă capacitatea de acțiune activă a atras atenția cercetătorilor și nu este surprinzător faptul că KT Avery și colegii săi de la Universitatea Rockefeller au încercat să-și dezvăluie esența. În 1944, oamenii de știință cu certitudine au demonstrat că începutul transformării a fost ADN din celule S. Un cititor care a învățat deja multe despre rolul genetic al ADN-ului, acest rezultat pare destul de evident. Dar cei care l-au întâlnit întâi au fost într-o poziție mai puțin avantajoasă.
Prima sarcină a cercetătorilor a fost să crească un număr suficient de celule pneumococice virulente pentru a obține o origine transformatoare din ele. După ce le-au omorât și le-au distrus cu deoxiolat de sodiu (o substanță conținută în bilă), au obținut aproximativ 1 mg de ADN pur din 30 de miliarde de celule. Dacă această substanță este influențată de celulele R, atunci în descendența lor 1% dintre celule încep să formeze capsule, iar această proprietate este transmisă hereditar din generație în generație. Transformarea, prin urmare, a fost cauzată de ADN din cauza pneumococilor virulenți. Acest lucru a permis cercetatorilor sa concluzioneze ca ADN-ul este un principiu de transformare.
Au fost făcute confirmări de la numeroase laboratoare microbiologice din lume, unde au reușit, de asemenea, să transforme bacteriile, dar și altele, Escherichia coli Escherichia coli în special. Principiul transformării în toate cazurile a fost ADN.
Cu toate acestea, pneumococi în acest sens au ocupat, așa cum sa dovedit, o situație specială pentru că au reușit să transforme mai mult de 25 de caracteristici ereditare, printre care capacitatea de a forma capsule de polizaharide, precum și crearea unor anumite tipuri de colonii și a rezistenței la medicamente. În timpul transformării, numai una dintre trăsăturile moștenite este de obicei transferată, chiar dacă ADN-ul este folosit de pneumococi cu două sau trei caracteristici distinctive. Dacă, de exemplu, la 1 milion de celule forme pneumococ R act porțiilor de zece grame de pneumococ formă ADN S, rezistent la penicilină și streptomicină, apoi numai 50 000 celule transformate. Dintre acestea, aproximativ 49.000 primesc una dintre proprietățile transferabile (capacitatea de a forma capsule sau rezistență la anumite medicamente), la aproximativ 800 celule vor primi două proprietăți noi și doar 4 celule primi toate cele trei noi caracteristici: capacitatea de a forma capsule, rezistența la penicilină și rezistența la streptomicină .
ADN-ul în timpul transformării transmite deseori și astfel de proprietăți încât povara lungă poate rămâne ascunsă și manifestă numai în circumstanțe speciale. Astfel, transformarea capacității de a crea o enzimă care provoacă oxidarea manitolului (o substanță aproape de manoză de zahăr) se explică prin transformare. Această enzimă se va manifesta numai dacă vom crește pneumococi pe un mediu nutritiv, unde singura sursă de carbon este manitolul. Pneumococii transformați vor oxida manitolul și îl vor folosi ca sursă de carbon și energie, în timp ce "rudele" lor netransformate în acest mediu nu vor crește și nu se vor înmulți.
Este interesant faptul că odată ce bacteriile transformate nu își pierd capacitatea pentru o nouă transformare în viitor, mai ales la cea realizată cu ajutorul ADN-ului, care are multe proprietăți codificate.