Eksperyment Griffitha — odkrycie transformacji DNA u bakterii (1928)
Eksperyment Griffitha (1928) — przełomowe odkrycie transformacji DNA u Streptococcus pneumoniae, ujawniające genetyczną naturę przenoszenia cech i mechanizmy zakażeń.
Eksperyment Griffitha był eksperymentem przeprowadzonym w 1928 roku przez Fredericka Griffitha. Był to jeden z pierwszych i najważniejszych eksperymentów pokazujących, że bakterie mogą uzyskać obce informacje genetyczne w procesie zwanym transformacją — czyli pobraniem i utrwaleniem materiału genetycznego pochodzącego z innych komórek.
Organizmy i szczepy użyte w doświadczeniu
Griffith pracował z dwoma szczepami Streptococcus pneumoniae, bakterii wywołujących zapalenie płuc:
- szczep III-S (gładki) — posiada zewnętrzną, polisacharydową kapsułkę, która chroni bakterie przed układem odpornościowym gospodarza i czyni je wirulentnymi (zakaźnymi),
- szczep II-R (szorstki) — nie posiada kapsułki, jest niewirulentny i zostaje eliminowany przez układ odpornościowy.
Przebieg eksperymentu (kontrole i wyniki)
W klasycznym układzie eksperymentalnym Griffith wykonał kilka kontroli, podając myszy różne próbki:
- żywe komórki szczepu III-S → myszy umierały,
- żywe komórki szczepu II-R → myszy przeżywały,
- komórki szczepu III-S zabite przez ogrzewanie → myszy przeżywały,
Co więcej, z krwi padłych myszy Griffith odzyskał żywe bakterie o fenotypie III-S (gładkim), mimo że doświadczalnie wprowadzono jedynie żywe komórki II-R i martwe komórki III-S. Na tej podstawie wnioskował, że szczep II-R został „przekształcony” w szczep III-S przez jakąś „zasadę transformacji” pochodzącą z martwych komórek III-S.
Interpretacja i późniejsze wyjaśnienie
Dziś wiemy, że tą „zasadą transformacji” było DNA pochodzące z komórek szczepu III-S. Podczas zabijania bakterii ich DNA mogło zachować strukturę wystarczającą do pobrania przez żywe komórki II-R. Po wbudowaniu odpowiednich fragmentów DNA zawierających geny kodujące syntezę kapsułki, dawne komórki II-R zaczęły wytwarzać polisacharydową otoczkę i uzyskały cechy wirulentne — stały się fenotypowo podobne do szczepu III-S.
Potwierdzenie, dalsze badania i daty
Dokładna natura zasady transformacji została eksperymentalnie potwierdzona kilka dekad później. W 1944 roku Avery'ego, McLeoda i McCarty'ego wykazali, że materiałem odpowiedzialnym za transformację jest DNA. Później, w 1952 roku, eksperyment Hersheya i Chase'a dostarczył dodatkowych dowodów na to, że DNA jest materiałem genetycznym u bakteriofagów. Te prace razem przesądziły o uznaniu DNA za nośnik informacji genetycznej.
Mechanizm transformacji i ograniczenia eksperymentu Griffitha
Mechanizm transformacji u bakterii obejmuje pobranie wolnego DNA z otoczenia przez komórki kompetentne (zdolne do pobierania DNA), a następnie integrację pozyskanego materiału z genomem gospodarza (np. przez rekombinację homologiczna) lub ekspresję genów liniowo. Griffith nie znał molekularnej natury tej zasady ani mechanizmów pobierania DNA — jego eksperyment jedynie ujawnił zjawisko i sformułował hipotezę transformacji.
Znaczenie historyczne i współczesne
Eksperyment Griffitha miał ogromne znaczenie dla rozwoju genetyki i biologii molekularnej — był jednym z pierwszych dowodów, że cechy dziedziczne mogą być przenoszone między organizmami w postaci materialnej, nie tylko dziedziczone pionowo. Odkrycie transformacji wyjaśnia także jedną z dróg poziomego transferu genów, która dziś ma istotne znaczenie w kontekście rozsiewu czynników wirulencji czy oporności na antybiotyki między bakteriami. Metoda pobierania DNA stanowi też podstawę wielu technik laboratoryjnych, takich jak przekształcanie bakterii w inżynierii genetycznej.
Eksperyment Griffitha odkrywający "zasadę transformacji" bakterii pneumokokowych.
Powiązane strony
Pytania i odpowiedzi
P: Co to był Eksperyment Griffitha?
A: Eksperyment Griffitha to eksperyment przeprowadzony w 1928 roku przez Fredericka Griffitha. Był to jeden z pierwszych eksperymentów pokazujących, że bakterie mogą uzyskać DNA w wyniku jakiegoś procesu.
P: Czego użył Griffith do swojego eksperymentu?
O: Do swojego eksperymentu Griffith użył dwóch szczepów Streptococcus pneumoniae, szczepu typu III-S (gładkiego) i typu II-R (szorstkiego).
P: Jak przebiegał ten eksperyment?
O: W eksperymencie bakterie ze szczepu III-S zostały zabite przez ciepło, a ich pozostałości dodano do bakterii ze szczepu II-R. Chociaż żadna z nich nie zaszkodziła myszom sama w sobie, to mieszanka obu bakterii była w stanie zabić myszy.
P: Co Griffith wywnioskował ze swoich wyników?
O: Na podstawie swoich wyników Griffith stwierdził, że bakterie typu II-R zostały "przekształcone" w śmiertelny szczep III-S przez "zasadę transformacji", która była częścią martwych bakterii szczepu III-S.
P: Kto później potwierdził, czym właściwie jest ta zasada transformacji?
O: Avery, McLeod i McCarty oraz Hershey i Chase potwierdzili później, że ta zasada transformacji to w rzeczywistości DNA z bakterii szczepu III-S.
P: Jak dochodzi do tej transformacji?
O: Transformacja zachodzi, gdy DNA ze szczepu III-S przeżywa ogrzewanie i jest pobierane przez bakterie szczepu II-R. W ten sposób bakterie otrzymują geny, które tworzą wokół nich tarczę ochronną, dzięki czemu są chronione przed atakiem systemu immunologicznego gospodarza i mogą zabijać gospodarzy.
Przeszukaj encyklopedię