Eksperymenty Hershey-Chase były serią eksperymentów rozpoczętych w 1952 roku przez Alfreda Hersheya i Marthę Chase.

Eksperymenty te miały potwierdzić, że DNA jest materiałem genetycznym istot żywych, co zostało wcześniej odkryte przez szwajcarskiego lekarza Friedricha Mieschera w jego eksperymentach na białych krwinkach, czyli leukocytach, w latach 1868-69. Hershey otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 1969 r. za "odkrycia dotyczące struktury genetycznej wirusów".



Przebieg eksperymentu

Hershey i Chase badali bakteriofaga T2 — wirusa, który atakuje bakterie Escherichia coli. Kluczowym elementem ich eksperymentu było użycie radioaktywnych znaczników pozwalających odróżnić białko od DNA. Zastosowali dwa rodzaje znakowania:

  • siarka-35 (35S) do znakowania białka (aminokwasy zawierające siarkę, jak metionina i cysteina znajdują się tylko w białkach);
  • fosfor-32 (32P) do znakowania kwasu nukleinowego DNA (fosfor występuje w DNA, ale nie w białkach).

Po zakażeniu bakterii fagiami znakowanymi oddzielnie 35S i 32P, Hershey i Chase użyli wirnika (wirówki) i mechanicznego potrząsania (tzw. blender), aby odłączyć zewnętrzne osłonki fagów od komórek bakteryjnych. Następnie rozdzielili część zawierającą „duże” części komórek (osad) od płynu nad osadem (supernatant) i zmierzyli radioaktywność w obu frakcjach.

Wyniki

W przypadku fagów znakowanych 35S (białko): większość radioaktywności znalazła się w supernatancie — czyli w odłączonych od komórek osłonkach wirusowych. Natomiast w przypadku fagów znakowanych 32P (DNA): większość radioaktywności znalazła się w osadzie zawierającym bakterie, co oznacza, że to DNA weszło do komórek. Dalsze obserwacje wykazały, że to materiał, który wszedł do bakterii, przekazywał informację konieczną do produkcji nowych cząstek wirusa.

Znaczenie i konsekwencje

Eksperyment Hershey–Chase dostarczył przekonujących dowodów, że DNA jest nośnikiem informacji genetycznej u wirusów bakteriofagów, a w konsekwencji potwierdził wcześniejsze wnioski wysunięte m.in. przez prace Erwina Avery’ego, Colina MacLeoda i Maclyn McCarty. To doświadczenie przyczyniło się do przyjęcia DNA jako uniwersalnego materiału genetycznego i było ważnym kamieniem milowym prowadzącym do późniejszych odkryć, takich jak model struktury podwójnej helisy DNA zaproponowany przez Watsona i Cricka.

Kontekst historyczny i uwagi

  • Choć Hershey otrzymał Nagrodę Nobla w 1969 r. za badania nad strukturą genetyczną wirusów, Martha Chase nie została współlaureatką — w tamtym czasie nagroda była przyznawana tylko jednej osobie w tym przypadku.
  • Eksperyment nie dowodził, że DNA jest jedynym materiałem genetycznym we wszystkich organizmach (przykładowo niektóre wirusy używają RNA), ale jasno wykazał, że to DNA niesie informację genetyczną w przypadku badanych fagów.
  • Prostota, elegancja metodologiczna (ukierunkowane znakowanie, kontrolowane oddzielenie osłonek od komórek) oraz powtarzalność wyników sprawiły, że eksperyment jest często przytaczany jako klasyczny i pedagogiczny przykład w biologii molekularnej.

Podsumowanie

Eksperyment Hershey–Chase z 1952 r. był decydującym dowodem wspierającym tezę, że DNA pełni funkcję materiału genetycznego u wirusów atakujących bakterie. Dzięki użyciu radioaktywnych znaczników autorzy mogli jednoznacznie wykazać, że to nie białko, lecz DNA wchodzi do komórek gospodarza i przenosi informacje niezbędne do wytwarzania nowych cząstek wirusa. Praca ta miała istotny wpływ na dalszy rozwój genetyki i biologii molekularnej.