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.