Современная генетика. Том 3 - Айала Ф.
Скачать (прямая ссылка):
суспензии не достигал 109 клеток в 1 мл. Одновременно в большой пробирке
("большая" культура) суспензию тех же клеток выращивали примерно до той
же плотности. Затем содержимое каждой маленькой пробирки высевали на
чашку, зараженную фагом Т1, и подсчитывали число Т1к-колоний.
Бактериальную суспензию из большой пробирки рассевали (по 0,2 мл) на
чашки с фагом Т1 и затем подсчитывали число Т1к-колоний (табл. 20.3). При
такой постановке опыта в обоих вариантах на каждую чашку попадало по 2 •
108 клеток (0,2 мл • 109 клеток/мл), так что число фагоустойчивых
колоний, образовавшихся на каждой чашке, зависело лишь от того, взяты ли
эти клетки из маленьких пробирок или из большой. При посеве 11 из 20
культур из маленьких пробирок Т1к-колоний не обнаружено, а в тех 9
культурах, где колонии возникли, число их
26
Эволюция генетического материала
сильно варьировало: от одной до 107. Напротив, все пробы, взятые из
большой культуры, дали примерно по одинаковому числу фагоустойчивых
колоний (в среднем 16,7).
Если бы Т1к-колонии возникали в результате действия фага Т1 на
чувствительные клетки (то есть каждая клетка обладала некоторой малой
вероятностью превратиться под действием фага Т1 в Т1к-клетку), то все
чашки должны были бы содержать одинаковое число Т1к-колоний. Оказалось,
однако, что количество устойчивых колоний сильно зависит от объема, в
котором культивировались клетки, а это свидетельствует о том, что клетки
T1R возникли до посева на чашки и, следовательно, независимо от действия
на них фага Т1.
Вывод, к которому пришли Луриа и Дельбрюк, состоял в том, что Т1к-клетки
возникли спонтанно в отсутствие селективного фактора (фага Т1). Этот
вывод основывался на статистических аргументах-большей изменчивости числа
T1R колоний среди чашек, засеянных клетками из малых пробирок, по
сравнению с теми, на которые высевали пробы большой пробирки. Прямое
доказательство спонтанной природы Т1к-клеток были получены Джошуа
Ледерберг и Эстер Ледерберг в 1952 г. (см. рис. 8.1). Около 107 клеток
чувствительного к фагу Т1 штамма Е. coli высевали на чашку с питательной
средой и культивировали в течение нескольких часов до появления
бактериальных колоний. Эти колонии перепечатывали на бархат, а с него на
3 чашки, предварительно засеянные фагом Т1 (рис. 20.15). Тот факт, что
Т1к-колонии появлялись на всех трех чашках в одних и тех же точках,
указывал на то, что эти колонии происходят от конкретных колоний на
исходной чашке и что фагоустойчивость возникла до контакта с этим фагом.
Если бы появление Т1к-колоний было индуцировано фагом Т1, то такие
колонии располагались бы на разных чашках в разных точках. Этот
эксперимент окончательно убедил биологов в том, что бактерии содержат
спонтанно мутирующие гены, подобно всем другим организмам.
Дополнение 20.2. Случайность мутаций и число генов
Случайность возникновения спонтанных и индуцированных мутаций может дать
способ оценки числа потенциально мутирующих единиц в геноме, т.е. числа
генов. Число потенциально летальных групп комплементации (т. е. жизненно
важных функций) в Х-хромосоме D. melanogaster-между 950 и 1000. Это число
находится в замечательном соответствии с количеством полос, насчитываемом
в политенной Х-хромосоме дрозофилы (1012). Однако, по-видимому, это всего
лишь совпадение, поскольку взаимно однозначное соответствие между генами
и полосами не доказано и, кроме того, в Х-хромосоме заведомо существуют
гены, не кодирующие жизненно
важные функции, мутации которых, следовательно, не летальны.
Можно также оценить число генов, связанных с определенной функцией. В
таблице 20.4 представлено распределение сцепленных с полом мутаций
женской стерильности, индуцируемых у D. melanogaster
этилметансульфонатом; число мутаций в каждом цистроне определялось
комплементационным анализом. В таблицу включены мутации, обусловливающие
появление яичек, из которых личинки не вылупляются. Следовательно, это
мутации, летальность которых определяется скорее генотипом матери, а не
генотипом зародыша.
20. Мутации генов
27
Таблица 20.4. Частотное распределение мутаций женской стерильности в X-
хромосоме Drosophila melanogaster
Число мутаций в цистроне Число цистронов Число мутаций
1 30 30
2 12 24
3 5 15
4 3 12
5 4 20
6 1 6
7 1 7
8 1 8
9 1 9
15 1 15
Итого 59 146
В табл. 20.4 включены 30 цистронов, для которых известно по одной
мутации, 12 цистронов с двумя мутациями в каждом и т.д. В целом
распределение числа мутаций, приходящихся на один цистрон, совпадает с
пуассоновским распределением, если не считать того, что цистронов с
большим числом мутаций оказывается больше, чем следовало бы ожидать. В
частности, есть цистрон, для которого известно 15 мутаций. Такие горячие
точки-редкие исключения. Одна из возможных причин их существования
обсуждается в этой главе.
Если исключить из рассмотрения горячую точку с 15 мутациями, то табл.
20.4 содержит 131 мутацию женской стерильности. Среднее число мутаций на
