Доказательства генетической роли ДНК

История изучения нуклеиновых кислот начинается с 1869 года, когда швейцарский биолог Иоганн Фридрих Мишер в ядрах клеток гноя обнаружил особое вещество. Вначале новое вещество получило название нуклеин, а позже, когда Мишер определил, что это вещество обладает кислотными свойствами, его назвали нуклеиновая кислота. Биологическая функция новооткрытого вещества была неясна, и долгое время ДНК считалась запасником фосфора в организме. Более того, даже в начале XX века многие биологи считали, что ДНК не имеет никакого отношения к передаче информации, поскольку строение молекулы, по их мнению, было слишком однообразным и не могло содержать закодированную информацию.

Доказательствами генетической роли ДНК занимались многие ученые, в результате чего сформировалось четкое представление о наследственном материале. В 1928 году английский микробиолог Ф. Гриффитс обнаружил явление трансформации у бактерий. Взяв два штамма пневмококков S и R, заражал ими мышей. Штамм S имел капсульную оболочку и отличался особой вирулентностью (болезнетворностью). При введении этих бактерий мышам, последние заболевали пневмонией и погибали (антибиотики не проникали через капсулу бактерий). Бактерии штамма R не имели капсульной оболочки (менее болезнетворны), при введении их животным гибели не наступало (антибиотики убивали данные бактерии). При введении мышам убитого нагреванием до 60⁰ S штамма мыши выживали. Неожиданный результат получил Ф. Гриффитс, когда ввел мышам смесь из не вирулентного R и убитого нагреванием вирулентного S штаммов. Подопытные животные заболели пневмонией и погибли, а из крови этих мышей был выделен вирулентный S штамм. Таким образом, оказалось, что свойство убитых бактерий - наличие капсулы и вирулентность передались от убитых бактерий к живым, произошла трансформация R штамма в S. При нагревании погиб только белок капсулы, а ДНК вирулентного штамма встроилась в ДНК других бактерий, а, впоследствии, эти бактерии стали синтезировать себе такую же капсулу как у вирулентного штамма.

Другим доказательством генетической роли ДНК явились опыты по трансдукции, проведенные Дж. Ледебергом и Н. Зиндером в 1952 году.Взяв сообщающийся сосуд, разделенный на две половины полупроницаемой мембраной, и, поместив в одну половину колбы бактерий, синтезирующих триптофан, а в другую половину – бактерий, не умеющих синтезировать данную аминокислоту, заразили вирусом – бактериофагом. Через некоторое время бактерии второй половины колбы начинали синтезировать триптофан.

Трансдукция заключается в том, что вирусы, покидая бактериальные клетки, в которых они паразитировали, могут захватывать с собой часть их ДНК и, перемещаясь в новые клетки, передавать новым хозяевам свойства прежних.

Следующие доказательства генетической роли ДНК были получены также в ряде опытов:

1) изотопный способ: бактериофаги помечали радиоактивной серой и фосфором, в результате вновь образованные фаги содержали только фосфор, которым была помечена ДНК

2) опыты по гибридизации вирусов, когда гибриды содержали белковый футляр одного вида, а нуклеиновую кислоту другого

3) конъюгационный перенос: две бактерии E. Coli могут конъюгировать между собой и ДНК одной переходит к другой бактерии

4) клонирование клеток, метод соматической гибридизации и др.