Griffitho eksperimentas (1928): bakterinė transformacija ir DNR atradimas

Griffitho eksperimentas (1928): kaip bakterinė transformacija atskleidė DNR kaip paveldėjimo medžiagą — eksperimentas, rezultatai ir reikšmė genetikai.

Griffitho eksperimentas - tai 1928 m. Frederiko Griffitho atliktas eksperimentas. Tai buvo vienas pirmųjų eksperimentų, parodžiusių, kad bakterijos gali gauti DNR per procesą, vadinamą transformacija.

Griffithas naudojo dvi Streptococcus pneumoniae padermes. Šias bakterijas jis panaudojo užkrėsti pelėms, kurios turi daug panašių savybių kaip ir žmonės. Jis naudojo III-S tipo (lygią) ir II-R tipo (šiurkščią) padermę. III-S padermė pasidengia polisacharidine kapsule, kuri apsaugo ją nuo šeimininko imuninėssistemos. Tai reiškia, kad šeimininkas žus. II-R padermė neturi šio apsauginio skydo, todėl ją sunaikina šeimininko imuninė sistema.

Šiame eksperimente III-S padermės bakterijos buvo nužudytos karščiu, o jų likučiai pridėti prie II-R padermės bakterijų. Nors nė viena iš šių bakterijų atskirai pelių nekenkė, tačiau jų mišinys galėjo jas nužudyti.

Griffithas taip pat sugebėjo iš šių negyvų pelių kraujo gauti gyvų II-R ir gyvų III-S S. pneumoniae padermių. Jis padarė išvadą, kad II-R tipas buvo "transformuotas" į mirtiną III-S padermę dėl "transformuojančio principo", kuris kažkodėl buvo negyvų III-S padermių bakterijų dalis.

Šiandien žinome, kad Griffitho pastebėtas "transformuojantis principas" buvo III-S padermės bakterijų DNR. Nors bakterijos žuvo, DNR išgyveno kaitinimo procesą ir ją perėmė II-R padermės bakterijos. III-S padermės DNR yra genai, kurie sudaro apsauginę polisacharidinę dalį nuo atakos. Turėdamos šį geną, buvusios II-R padermės bakterijos dabar buvo apsaugotos nuo šeimininko imuninės sistemos ir galėjo nužudyti šeimininką.

Eksperimento eiga ir kontrolinės grupės

Griffitho eksperimentas buvo paprastas, bet kruopščiai suplanuotas — jis palygino skirtingas peles injekcijoms naudojant šias grupes:

• gyvos III‑S padermės bakterijos → pelės žuvo;
• gyvos II‑R padermės bakterijos → pelės išgyveno;
• karščiu nužudytos (mirusios) III‑S bakterijos → pelės išgyveno;
• mišinys: gyvos II‑R + karščiu nužudytos III‑S bakterijos → pelės žuvo, o iš jų audinių išskirta gyva III‑S padermė.

Toks rezultatas parodė, kad negyvos III‑S bakterijos kažkaip perdavė savybę (virulentiškumo geną) gyvoms II‑R bakterijoms — tai ir buvo pavadinta transformacija.

Kas Griffitho nebuvo aišku ir tolimesni atradimai

Griffithas nenustatė, koks tiksliai chemikalas buvo transformuojantis principas. Buvo svarstomos ir proteininės, ir polisacharidinės, ir kitokios molekulės. Tik vėliau, 1944 m., Avery, McLeod ir McCarty, taip pat po to atlikti eksperimentai parodė, kad transformaciją sukelia DNR. Donaldas D. Avery ir kolegos izolavo grynu pavidalu transformuojančią medžiagą ir, naudodami fermentines detekcijas, įrodė, kad tai yra nukleorūgštis. Vėliau, 1952 m., Hershey ir Chase eksperimentai su bakteriofagais dar kartą patvirtino, kad DNR yra pagrindinė genetinė medžiaga.

Reikšmė ir platesnė įtaka

Griffitho eksperimentas turi kelias svarbias pasekmes:

• tai buvo viena iš pirmųjų aiškių demonstracijų, kad genetinė informacija gali būti perduodama tarp bakterijų (horizontali genetinė persvara);
• atvėrė kelią genetikos ir molekulinės biologijos vystymuisi, nes parodė, kad savybės gali būti perduodamos ne tik per ląstelių dalijimąsi, bet ir per laisvą genetinę medžiagą;
• padėjo suprasti, kaip veikia bakterijų virulentiškumo (pvz., kapsulės) genai — tai svarbu vakcinų kūrimui ir infekcijų kontrolės strategijoms;
• tapus suprantamiems transformacijos mechanizmui, vėliau buvo išplėtotos laboratorinės technikos, tokios kaip genų klonavimas ir rekombinantinė DNR technologija.

Kaip vyksta transformacija šiandien?

Šiandien žinoma, kad transformacija gali vykti natūraliai arba būti dirbtinai sukeliama laboratorijoje. Kai kurios bakterijos yra „kompetentingos“ — jos geba aktyviai perimti laisvą DNR iš aplinkos ir integruoti ją į savo genomą arba laikyti kaip plazmidę. Tai yra viena iš kelių bakterijų tarpusavio genetinės informacijos mainų formų kartu su konjugacija ir transdukcija.

Griffitho darbas išlieka svarbus istorinis mokslinis atradimas — jis parodė eksperimentinį kelią, kaip atskleisti genetinių savybių perdavimo mechanizmus, o vėlesni tyrimai aiškiai identifikavo DNR kaip genetinės informacijos nešėją.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas buvo Griffitho eksperimentas?

K: Ką Griffithas naudojo savo eksperimentui?

K: Kaip vyko eksperimentas?

K: Kokią išvadą padarė Griffithas, remdamasis gautais rezultatais?

Klausimas: Kas vėliau patvirtino, kas iš tikrųjų yra tas transformuojantis principas?

K: Kaip vyksta ši transformacija?

Paieška pagal raidę