0000008 3

GENETYKA

GENETYKA

morki. Okazało się także, iz niektóre komórki mogą pobierać fragmenty DNA otoczenia poprzez błonę komórkową (nazywa to się kompetencją).

WNIOSEK: Jeśli pominąć cuda, niestaranność badań oraz możliwość powstawania komórek de run o, Griffith musiał przyjąć, że cecha zjadliwości. pomimo iż bakterie ..s" zabito, w jakiś sposób ..przeszła" na bakterie szczepu „r”. Tc zaś uległy transformacji bakteryjnej w szczep „s”. Co ciekawsze, ..nabyta” cecha zjadliwości miała wszelkie ccchv trwałości i dziedziczyła się na kolejne pokolenia komórek. Niestety w tym momer cie angielski badacz nie potrafił znaleźć dobrego wyjaśnienia dla tego procesu.

Wkrótce potem wykazano, ze tego rodzaju eksperyment można przeprowadzić poza cis lem organizmów żywych, czyli in vitro. Wystarczyło zmieszać w roztworze żywe bakterie szczep ,.r” i zabite szczepu ..s”. Jeśli parametry' mieszaniny były odpowiednie (m.in. temperatura. pH składniki pokarmowe), także w takich warunkach otrzymywano transformowane komórki szczc pu „s”. W ten sposób wykluczono jakikolwiek udział zainfekowanego zwierzęcia w procesie tran; formacji. Mimo to przez kilkanaście lat istota sprawy pozostawała niewyjaśniona. Dopiero prac Amerykanina O. T. Avcry ego i jego współpracowników doprowadziły w 1944 r. do niepodważal nego stwierdzenia, że

CZYNNIKIEM TRANSFORMUJĄCYM JEST DNA

Avery rozpoczął od tego, że wyciąg z zabitymi bakteriami szczepu ..s” poddawał działani enzymów rozkładających składniki otoczek, sądził bowiem, iż to w nich znajduje się poszukiwa ny czynnik transformujący. Okazało się. że mieszanina zachowywała swoje właściwości i nadi wywoływała transformację. Tak więc teza. że czynnikiem dziedzicznym mogły być wielocukr szybko upadła. Myślę, że sam Avcry nie brał jej poważnie pod uw agę, ale chciał rzetelnie wyklu c/ać kolejne możliwości. W serii dalszych testów używał enzymów proteolitycznych, np. trypsyn i chymotrypsyny (przypominam, że rozkładają one białka!). Ich działanie nic zmieniło jedna właściwości mieszaniny — dalej następowała transformacja. Nawet kombinowane oddziaływa nie enzymów glikolitycznych i proteolitycznych niczego nie zmieniało. Dopiero dodanie niewicl kich ilości enzymu — dczoksyrybonuklcazy (rozkładającej DNA) pozbawiało mieszaninę w la ściwości transformujących. W szeregu dalszych doświadczeń Avcry i jego współpracownicy zdo lali nawet wyodrębnić (wyizolować i oczyścić) poszukiwany czynnik — okazał się nim wielkoczą steczkowy DNA.

WNIOSEK: Był to pierwszy, bezpośredni dowód, że DNA zmienia informację genetyczną ko

Nie cieszmy się jednak zbyt wcześnie, ponieważ dla wielu biologów badania Avcry'eg< stanowiły jedynie dowód, że DNA może zmieniać informację genetyczną, natomiast nic roz strzygały jednoznacznie, co jest właściwym nośnikiem. Ich zdanie nic uległo zmianie, mimo i m.in. A. Mirsk)' i Ił. Ris niezależnie od siebie wykazali, ze

ILOŚĆ DNA W JĄDRZE KOMÓRKOWYM JEST WARTOŚCIĄ STAŁĄ WE WSZYSTKICH KO MORKACH SOMATYCZNYCH ORGANIZMU

W przypadku człowieka wynosi ona ok. 6 x 10 ^i: g (ciekawe, że u innych ssaków wartość t; jest dość zbliżona). Z kolei w komórkach rozrodczych jest ona praktycznie 2x mniejsza! Jedno czcśnie od dawna wiadomo było, że ilość białek była odmienna w różnych komórkach danegt organizmu i podlegała dużym wahaniom w czasie cyklu komórkowego. Jeśli więc. na razie teorc tycznie, przyjąć, żc informacja genetyczna nowego osobnika składa się w połowic z nośnika ojca i w połowic z nośnika matki (por. prace Mendla w ROZDZ: 5. 1), to wspomniane wyniki wyraźnie wskazują na DNA. a nic na białka. Cóż z tego — „odporność" większości biochemików była „betonowa” —w ich pojęciu DNA mógł jedynie pełnić rolę pomocniczą, a nośnikiem i tak były białka.

Być może „gwoździem do trumny” ich poglądów były prace A. Hershcy*a i M. Chase z lat 1950—51. Badacze ci zajmowali się fagicm T2 infekującym komórki bakterii Escherichia coli (por. Ryc. 4). Wirusy jak wiadomo są prostymi tworami zbudowanymi z dwóch komponentów: białka i kwasu nukleinowego (w przypadku bakteriofagów zawsze jest to DNA). Hcrshey i Chase zadali sobie proste pytanie — czy obie te substancje wnikają do atakowanej komórki, czy też tylko jedna z nich i czy wystarcza to do późniejszego zsyntetyzowania nowych wirionów T2? We wzorowo zaprojektowanym i przeprowadzonym eksperymencie wspomniani badacze posłużyli się pewnym wybiegiem. Otóż wykorzystali fakt. żc w białkach płaszcza wirusowego nie ma fosforu. a w DNA nigdy nie ma siarki. Założyli więc hodowlę bakterii na pożywce zawierającej nietypowe izotopy: ^1:P i ^VS. Zgodnie z oczekiwaniami, bakterie wykorzystywały owe izotopy do syntezy własnych związków chemicznych (aminokwasów i reszt fosforanowych). Wkrótce potem znakowane związki wykorzystywane były do syntezy białek i DNA. Jeśli teraz bakterie infekowano wirusami T2, to nowo powstałe wiriony także zawierały w swoich makrocząsteczkach izotopy '^;P i ''S. Dzieje się tak. ponieważ wirusy nic mają własnego aparatu metabolicznego i do syntezy swoich składników wykorzystują komórki gospodarza (por. też wyd. IV CZĘŚCI: CYTOLOGIA I... ROZDZ: 8). Kolejna faza eksperymentu polegała na wyizolowaniu wirusów z tej hodowli i przeniesieniu ich do innej, hodowanej na podłożu bez znakowanych izotopów. Wkrótce po rozpoczęciu infekcji, mieszaninę umieszczano w tzw. mieszadle magnetycznym, umożliwiającym dokładne wytrząsanie nawet pojedynczych komórek. W ten sposób możliwe było oddzielenie komórek Escherichia coli od atakujących je wirusów (bardzo ważną fazą infekcji jest adsorpcja bakteriofagów do powierzchni ścian komórkowych bakterii). Dalsza analiza wykazała, że izotop '⁵S znajdował się tylko w roztworze, natomiast '^:P głównie w komórkach bakterii (dodajmy jeszcze, żc w tych ostatnich powstawały później nowe wiriony!).

Wyniki te wskazują jednoznacznie, żc do wnętrza atakowanych komórek, bakteriofagi wstrzykują jedynie kwas nukleinowy (DNA), podczas edv białkowa otoczka pozostaje na zewnątrz. przyczepiona do powierzchni ściany komórkowej.

wytrząsanie i wirowanie probówki -►

z mieszaniną bakteriofagów i zainfekowanych bakterii

³²P

6 ra oc N £ w O

?! H -* 22

II

Ryc. 4. Doświadczenie Hersheya i Chase. Obecność izotopu ^QP w komórkach bakiem, a "S w mieszaninie świadczy o tym, że do komórek „wstrzykiwany”jest tylko DNA.

WNIOSEK: Jeśli wniknięcie samego DNA wystarcza do wyprodukowania nowych cząsteczek wirusa, to znaczy, żc nośnikiem informacji genetycznej bakteriofagów jest DNA.

15