Современная генетика. Том 1. - Айала Ф.
Скачать (прямая ссылка):
активность, но еще сохраняется активность трансформирующего фактора.
Впоследствии другие исследователи обнаружили, что трансформация
непатогенных штаммов пневмококка в патогенные может осуществляться и в
лабораторной культуре клеток. Изредка возникающие трансформированные
клетки легко отделить от нетрансформированных, поскольку они не
агглютинируются сывороткой, содержащей антитела против клеток типа IIR.
Агглютинировавшие клетки IIR осаждаются хлопьями на дно культурального
сосуда, тогда как трансформированные клетки не слипаются, а свободно
размножаются, образуя мутную суспензию клеток IIIS (рис. 4.4). Развитие
такого метода выделения трансформированных клеток in vitro ("в пробирке")
дало важное преимущество, поскольку позволило исследовать природу
трансформирующего фактора убитых нагреванием клеток IIIS непосредственно,
не вводя их мышам и не дожидаясь гибели последних.
Освальд Эвери, Колин Мак-Леод и Маклин Мак-Карти использовали этот метод
для определения вещества, ответственного за трансформирующую активность
убитых нагреванием клеток IIIS. Результаты их исследований,
опубликованные в 1944 г., показали, что трансформирующим фактором служит
дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Когда в растущую культуру клеток
IIR добавляли очищенную ДНК пневмококка IIIS, этого оказывалось
достаточно для того, чтобы у некоторых клеток типа IIR возникла
способность синтезировать капсулярный полисахарид, характерный для клеток
типа IIIS. Затем Эвери и его соавторы показали, что трансформирующий
фактор может быть разрушен ферментами, расщепляющими ДНК
(дезоксирибонуклеазами). Из этих экспериментов также следовало, что
клетки типа IIR, полученные в результате вызванной ДНК трансформации из
клеток IIIS, могут передавать приобретенную способность к биосинтезу
определенного полисахарида своему потомству.
Таким образом, это новое свойство, полученное вместе с ДНК дру-
4. Природа генетического материала
95
Условия эксперимента
Клетки линии IIIS, Контроль убитые
нагреванием
Полисахариды, экстрагированные из клеток штамма IUS
Белки, экстрагированные из клеток штамма IIIS
ДНК из клеток штамма IIIS
ДНК из клеток штамма IIIS + ДНКаза
Клетки штамма IIR агглютинируются сывороткой и осаждаются на дно пробирки
Рис. 4.4. Постановка эксперимента по определению природы
трансформирующего агента. Активный фактор, содержащийся в убитых высокой
температурой клетках IIIS, может быть выделен в чистом виде
Трансформированные бактерии с полисахаридной оболочкой линии IIIS не
агглютинируют и продолжают размножаться, вызывая помутнение среды
при фракционировании содержимого клетки. Оказалось, что трансформирующим
фактором является вязкая нативная ДНК пневмококка.
гой линии клеток, становится наследственным свойством трансформированной
клетки, как до того оно было наследственным свойством линии, из которой
была получена ДНК. Следует подчеркнуть, что химический состав ДНК
совершенно отличен от полисахарида, образующего слизистую оболочку,
синтезируемую клетками линии IIIS; это означает, что трансформирующий
фактор не является полисахаридом, влияющим на фенотипическое проявление
слизистой оболочки. Эвери, Мак-Леод и Мак-Карти впервые показали, что
наследственная способность клетки осуществлять определенную
биосинтетическую функцию может передаваться другой клетке вместе с
очищенной ДНК. Это открытие можно назвать выдающимся. В дальнейших
исследованиях механизма трансформации было продемонстрировано, что
фрагменты ДНК (в том числе содержащие ген, ответственный за синтез
полисахарида) из убитых высокой температурой клеток попадают в R-клетки и
посредством рекомбинации включаются в их ДНК (рис. 4.5).
Фундаментальное значение этого открытия, однако, не было вполне оценено
сразу по трем причинам. Во-первых, знания о химической структуре ДНК были
неполными и неправильно интерпретировались: считалось, что ДНК-
соединение, химически недостаточно сложноорганизованное для того, чтобы
содержать огромное количество информации, необходимой для управления
развитием растений или животных. Во-вторых, многие ученые полагали, что
химической основой генов служат белки, относительно которых было
известно, что они устроены сложно. Наконец, изучение основ
наследственности бактерий в 1944 г. только начиналось, и еще не было
четко установлено, что бактерии
96
Организация и передача генетического материала
Рис. 4.5. Трансформация клеток IIR требует проникновения в эти клетки ДНК
клеток типа IIIS и включения ДНК в хромосомы клеток IIR. Действие гена
проявляется в синтезе клетками IIR полисахаридной оболочки, характерной
для клеток типа IIIS. Этот ген передается потомству, составляя часть
наследственной информации трансформированных клеток IIR.
Бактериальная хромосома
обладают генами, во всех отношениях аналогичными генам, изучавшимся на
высших организмах. Не было твердо установлено, что появление R-клеток и
их обратное превращение в S-клетки происходит в результате мутаций. Может
