Глава 15. ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Прежде чем излагать современные представления о молеку­лярных основах наследственности, необходимо очень кратко осветить особенности микроорганизмов как объекта молекуляр­ной генетики.

ОСОБЕННОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ КАК ОБЪЕКТА ИЗУЧЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ГЕНЕТИКИ

При выделении микроорганизмов, в отличие от растений и животных, был использован совершенно другой критерий — ве­личина особи. Поэтому сюда отнесены такие сложноорганизо-ванные существа, как водоросли и грибы, имеющие истинные ядра и типичные для высших организмов хромосомы, с одной стороны, и вирусы и фаги — с другой. Последние представляют собой неклеточные формы, паразитирующие на бактериях (бак­териофаги), растениях и животных (вирусы). Роль хромосомы у них играет молекула ДНК или РНК. Промежуточное поло­жение занимают бактерии. Бактерии более сложно организо­ваны, чем вирусы, но ядро их не отделено от цитоплазмы, а функцию хромосомы также выполняют нити ДНК- Деление клетки осуществляется без образования веретена. Величина микроорганизмов варьирует в широких пределах: от 10 ммк до нескольких десятков микрон.

Однако микроорганизмы имеют общие особенности, которые и сделали их основным объектом молекулярной генетики. Ос­новной особенностью является короткий жизненный цикл. Так, например, многие бактериофаги, вирусы и бактерии заканчивают жизненный цикл в течение 20—30 минут, грибы за 1—2 часа, а водоросль хлорелла за 1 сутки. Эта их особенность обеспечи­вает возможность получения огромного числа поколений в ко­роткие сроки. Другая особенность микроорганизмов — большая скорость размножения — обеспечивает получение огромного ко­личества особей одновременно, что дает возможность обнаружи­вать такие генетические явления, которые встречаются с часто­той один на миллион и реже. Третья особенность — наличие у многих микроорганизмов двух способов размножения (беспо­лого и полового). Это создает возможность получения рекомби­наций в ходе полового размножения и изучения продуктов ре­комбинаций непосредственно после мейоза в гаплофазе при бес­полом размножении.

Все это несравненно увеличивает разрешающую способность генетического анализа.

Своеобразной заменой полового процесса у фагов и виру­сов является способность их проникать в клетку хозяина по нескольку частиц сразу. Во время совместного размножения этих частиц и происходит процесс рекомбинации их генетиче­ского материала.'

На рисунке 108 видно, что после совместного заражения двумя фагами бактерий Escherichia coli В. (кишечная палочка) появляются такие формы, которые сочетают признаки (харак­тер лизиса) двух исходных.

Кроме того, микроорганизмы легко выращивать в строго контролируемых условиях, используя жидкие или твердые среды определенного состава, регулируя температуру и т. д.

При изучении генетики микроорганизмов 'исследователи столкнулись с большой трудностью в диагностике признаков отдельных особей. Однако выход был найден и дал прекрас­ные результаты: оценке подвергаются признаки клонов, штам­мов, колоний.

Признаки делятся на несколько групп. Морфологические . признаки связаны с формой или размером колоний, характером ее поверхности и т. д. Оцениваются они, как правило, визу­ально.

Биохимические признаки связаны с изменением в синтезе тех или иных веществ. Они изучаются наиболее легко у микро­организмов благодаря использованию метода селективных сред. Сущность этого метода состоит в следующем. Организмы дикого типа — прототрофы — способны жить и размножаться на среде, содержащей минеральные соли и углеводы, из кото­рых они синтезируют все необходимые для своей жизни веще­ства. Такая среда называется минимальной. В отличие от прото-трофов ауксотрофы — организмы, утерявшие способность к син­тезу тех или иных веществ, не способны жить на минимальной среде. Они могут расти на полной среде, т. е. среде, содержащей все необходимые для жизни клетки метаболиты. Для того чтобы точно определить, какая именно биохимическая мутация харак­теризует тот или иной клон ауксотрофов, необходимо использо­вать селективную среду, т. е. среду, которая отличается от полной отсутствием того или иного метаболита (витамина, ами­нокислоты или азотистого основания), а от минимальной — наличием этого вещества. Например, если анализируемый клон живет на селективной среде, представляющей собой минималь­ную среду с добавкой только аминокислот, это значит, что он является ауксотрофом по аминокислотам, т. е. он не способен синтезировать какую-то аминокислоту. Какую именно, легко определить, используя селективные среды с содержанием от­дельных аминокислот.

 

258

259

1

a

4 P"

§ 0

Ч -/

6

Ч _/

О   о

б

в

109.                                     Частота возникновения ауксотро-

Метод отпечатков для вы­деления биохимических му­таций у микроорганизмов: / — чашка с анализируемыми колониями, выросшими на пол­ ной среде; 2 — результат инку­ бации отпечатков на минималь­ ной среде; пунктиром указаны следы мутантиых колоний; 3 — то же, на полной среде; 4—5 — идентификация мутаций с по­ мощью селективных сред; мини­ мальная среда: а — а добавкой витаминов,  б — аминокислот, в — азотистых оснований.

фов невелика, поэтому для ускорения работы используют дополнительно метод отпечатков. Для облегчения пе­ресева колоний применяют специаль­ную бархатную печатку, имеющую размер и форму чашки Петри. Сна­чала к печатке прикладывают чашку с анализируемыми колониями, вырос­шими на полной среде. На ворсинках бархата остаются клетки отдельных колоний. Затем к этой печатке прикла­дывают две чашки— с минимальной и полной средой. После инкубации таких отпечатков сопостав­ляют колонии, выросшие на полной и на минимальной среде. Практически это делают таким образом: чашку с минимальной средой ставят на чашку с полной средой так, чтобы идентичные колонии совпали. Просматривая две совмещенные чашки в про­ходящем свете, на чашке с полной средой отмечают колонии, которые не выросли на минимальной среде. Это дает возмож­ность обнаружить мутантные колонии (рис. 109).

Далее из мутантной колонии, выросшей на полной среде, де­лают отсев на селективные среды, содержащие только амино­кислоты, или только витамины, или только основания нуклеино­вых кислот. Колонии, выросшие на одной из этих трех сред,

относятся к мутантам, нуждающимся именно в этом типе мета­болитов. В дальнейшем проводят испытания на потребность в отдельном метаболите — определенной аминокислоте, вита­мине и т. д.

Существуют также специальные методы концентрирования биохимических мутантов с целью уменьшения затрат времени и труда на их выявление. Сущность одного из них заключается в том, что к суспензии клеток в жидкой минимальной среде прибавляют антибиотик пенициллин. Установлено, что пеницил­лин поражает только делящиеся клетки. Так как в минимальной среде размножаются клетки только дикого типа, то они в основ­ном и поражаются. Не размножающиеся на минимальной среде биохимические мутанты не поражаются. Затем клетки отмывают от пенициллина и высевают на полную среду в чашки Петри. Так как большая часть клеток дикого типа была убита пени­циллином, то среди вырастающих колоний на полной среде от­носительное количество колоний биохимических мутантов ока­зывается увеличенным.

С выросших колоний делают отпечатки на минимальную среду и выделяют мутанты.

Нужно заметить, что сам принцип селективных сред не явля­ется для генетики и селекции новым. Принцип селективных сред базируется на методе отбора мутантов на провокационном фоне, которым издавна пользовались селекционеры. Например, И. В. Мичурин широко применял отбор сеянцев плодовых рас­тений на провокационном фоне и называл это спартанским воспитанием сеянцев. Обычно этим методом пользуются при отборе растений, устойчивых к различным заболеваниям, моро­зоустойчивых и т. д. В генетических работах с микроорганиз­мами принцип отбора на провокационном фоне получил блестя­щее развитие благодаря использованию метода отпечатков.

Третья группа признаков относится к устойчивости — чув­ствительности микроорганизмов по отношению к факторам абиотическим (температура, свет, химические вещества и др.) и биотическим (фаги, вирусы и т. д.). Для изучения этих призна­ков также часто используется метод селективных сред. Так, для проверки устойчивости к антибиотику его добавляют в среду. Устойчивые микроорганизмы выживают, чувствитель­ные — гибнут.

Однако при этом может возникнуть сомнение, действительно ли на селективных средах выявляются уже существовавшие мутации. Быть может, вырастающие колонии приобретают устойчивость вследствие прямой адаптации части клеток к анти­биотику, добавленному в питательную среду. Решить этот во­прос позволяет тот же метод отпечатков (рис. ПО). Например, если вырастить культуру бактерий в чашке со средой без анти­биотика, а затем сделать с такого посева ряд отпечатков на

 

260

261

чашки с селективной средой, содержащей антибиотик, то на каждой чашке вырастут единичные колонии, устойчивые к анти­биотику. При этом расположение колоний оказывается идентич­ным на всех чашках. Если из соответствующих этим колониям мест исходной культуры взять клетки для испытания на среде с антибиотиком, то они оказываются устойчивыми к нему. Сле­довательно, они обладали этим свойством еще до контакта с антибиотиком. Значит, это свойство имеет преадаптивную

110.

Метод отпечатков, демонстрирующий преадаптивную при­роду мутаций:

/ — отпечаток с коло­ний, выросших иа среде без стрептоми­цина; 2 — отпечатки на среду со стрепто­мицином; высев ко­лоний: 3 — чувстви­тельной и 4 — устой­чивой на среду со стрептомицином.

природу и селективная среда лишь выявила уже имевшиеся в популяции устойчивые мутантные клетки.

У бактериофагов и вирусов в качестве признаков часто ис­пользуются свойства негативной колонии (стерильного пятна или пятна лизиса) или места поражения и поражаемый хозяин.

Негативной колонией называют светлое пятно (обнажен­ный агар) на поверхности равномерно размножившегося хозя­ина — бактерий в чашке Петри на питательной среде. Светлое пятно получается, как правило, за счет лизиса бактерий, вызванного размножившейся единичной частицей фага. Следо­вательно, форма и размер негативной колонии определяются свойствами фага, а потому и служат характеризующим его признаком (см. рис. 108). Таким же образом форма и размер некротических пятен на листе табака служит, например, харак­теристикой вируса табачной мозаики.

В отношении второй группы признаков (пораженный хозяин) можно привести такой пример: мутант г II фага Г₄ не поражает бактерии Escherichia eoli штамма К, что и служит его характе­ристикой.

Обозначение признаков у микроорганизмов несколько отли­чается от системы, принятой для растений и животных. Здесь признаки обозначают первыми буквами их названия, с помет­кой знаком « + » доминантных и знаком «—» рецессивных при­знаков, например: гладкая колония у дрожжей обозначается rgh^, а морщинистая — rgh~; ауксотроф по аденину — ad~, так как он рецессивен по отношению к прототрофу ad+, ауксо­троф по триптофану — Т~, а прототроф — Т+ и т. д.

После краткого знакомства с особенностями микроорганиз­мов вернемся к основному вопросу: какова же химическая при­рода единицы наследственности — гена? На основании данных, которые были изложены в разделе I, возможны два предполо­жения: наследственную информацию несет или белок, или ДНК, так как именно эти два компонента составляют основу хромо­сом и других самовоспроизводящихся структур клетки.

Первая гипотеза относительно материальных основ наслед­ственности называлась белковой гипотезой. Она отводила ис­ключительную роль в хранении наследственной информации белку, так как белковые молекулы обладают специфичностью. Но теперь эта гипотеза оставлена под влиянием многочислен­ных фактов, говорящих в пользу второй гипотезы, которая гла­венствующую роль отводит ДНК.

2. ДНК— НОСИТЕЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Косвенные доказательства, что ДНК — носитель наслед­ственной информации. Гипотеза о том, что ДНК — носитель наследственной информации, появилась сравнительно недавно и причиной этого является однотипность в строении ДНК всех организмов (см. гл. 2).

Однако постепенно накапливались факты, которые говорили о том, что наряду с однотипностью существует видовая специ­фичность в распределении и в количественном соотношении пуриновых и пиримидиновых оснований в молекулах ДНК.

Анализ количества ДНК в клетках показал, что оно отно­сительно константно, независимо от дифференцировки и состоя­ния клетки, а в диплоидных клетках вдвое большее, чем в гап­лоидных, в отличие от всех других компонентов.

Как уже было сказано (см. гл. 13), при облучении клеток ультрафиолетовыми лучами мутагенное действие оказывают лучи именно той длины волны, которые интенсивно поглоща­ются ДНК, отсюда можно предположить, что мутации связаны

 

262

263

.'• лВыделениеЛНК I Среда со стрептомицином

с изменением ДНК. Включение в ДНК аналогов пуриновых и миримидиновых оснований также сопровождается высоким мутагенным действием.

Однако это были лишь косвенные доказательства в пользу высказанной гипотезы. Прямые доказательства были получены при изучении микроорганизмов.

Трансформация. Открытие явления трансформации у бакте­рий было сделано в 1928 г. Сущность его состоит в следующем. Известны два штамма пневмококка — Diplococcus pneumoniae: вирулентный штамм S — с полисахаридной капсулой и глад­кими колониями и невирулентный штамм R— без капсулы и с шероховатыми колониями. Ф. Гриффит инъецировал мышам вместе с убитым нагреванием штаммом пневмококка, обладаю­щим капсулой (S), штамм живого пневмококка, лишенного кап­сулы (R). Спустя некоторое время ему удалось выделить из зараженных мышей живых пневмококков, обладающих капсу­лой. Таким образом, оказалось, что свойство убитого пневмо­кокка— способность образовывать капсулу — перешло к живой бактерии. Поскольку признак наличия капсулы является на­следственным, то следовало предположить, что какая-то часть наследственной информации от бактерий штамма S перешла в клетки штамма R. Но как это могло произойти, если клетки штамма S были убиты? Можно было предполагать, что в этом случае либо возникла мутация, либо произошла своеобразная гибридизация между живыми и мертвыми бактериями. Первое объяснение было наиболее вероятным, однако, вопреки здра­вому смыслу, второе объяснение оказалось ближе к истине.

В 1944 г. О. Эвери с сотрудниками удалось выяснить при­роду этого загадочного явления. Они взяли те же два штамма — R и S. Перед началом решающих опытов было изучено спон­танное мутирование обеих форм. Оказалось, что гладкая S-форма хотя и очень редко, но спонтанно мутирует в 7?-форму, а 7?-форма практически вовсе не мутирует в S-форму, т. е. мутации происходят почти исключительно в одном направле­нии: S->R. Но если /?-форму помещали в экстракт из убитых клеток S-формы, то частота изменения R-+S увеличивалась в 10 000 раз. Стало очевидным, что признак одного штамма (S) через какое-то вещество экстракта передавался другому штамму (R). Возникало наследственное изменение, которое способно было сохраняться в ряду поколений. Далее была произведена тщательная очистка — выделение этого вещества из экстракта клеток S-формы. Вещество было названо трансформирующим фактором, а само явление — трансформацией. Трансформирую­щий агент по своей биохимической природе представлял собой не что иное, как ДНК.

Явление трансформации стало одним из основных доказа­тельств роли ДНК как носителя наследственной информации.

 

В последующих генетических и биохимических исследова­ниях было показано, что явле­ние трансформации широко распространено у бактерий.

На рисунке 111 приведена схема опыта, доказывающая наличие трансформации.

Среда со стрептомицином

111. Схема опыта, демонстрирующего яв­ление трансформации: штаммы бактерий Sm — чувствительный к стрептомицину; Sm — устойчивый к стрептомицину.

Устойчивость к стрептоми­
цину была передана от штам­
ма Sm^r к Stn^s с частью
молекулы ДНК, где «записа­
на» наследственная информа­
ция стрептомициноустойчиво-
сти. Если же ДНК донора пе­
ред помещением в культуру
реципиента обработать разру­
шающим ее ферментом дезок-
сирибонуклеазой, то трансфор­
мации не происходит. Актив­
ность    трансформирующего
агента оказалась чрезвычайно
высокой. Так, трансформация
осуществляется в течение 15
минут при концентрации ДНК
0,00015 y (y=10~⁶ г) в I мл
среды.

Как правило, трансформи­руются различные признаки, но не более одного и лишь иногда одновременно несколько сцепленных признаков. Обычно трансформация возможна между различными штаммами одного и того же вида, однако недавно была показана возможность межвидовой трансформации.

При изучении действия мутагенов на ДНК, обладающую трансформирующей активностью, обнаружена различная чув­ствительность к мутагенам отдельных наследственных факторов этого трансформирующего агента. Так, например, облучение ультрафиолетом значительно чаще инактивирует фактор, опре­деляющий форму капсулы у пневмококков, чем фактор, обу­словливающий устойчивость к стрептомицину.

Механизм трансформации еще недостаточно изучен. Пред­полагают, что при трансформации происходит рекомбинация между молекулами ДНК.

Убедительных фактов трансформации у высших организмов пока неизвестно. Впрочем, в принципе осуществление транс­формации на соматических клетках животных и человека вполне

 

264

265

возможно. Так, показано, что клетки в культуре тканей могут усваивать, включать меченую ДНК из среды. Возможно, метод культуры тканей откроет новые перспективы исследований в этой области.

Трансдукция. Кроме явления трансформации на бактериях было открыто еще одно интересное явление — трансдукция. Но прежде чем рассказать об этом явлении, необходимо напом­нить о взаимоотношениях бактериофага и бактерии. Фаги пора­жают определенный для каждого из них вид и даже определен­ные штаммы бактерий. Фаги имеют характерную форму и раз­меры. Так, фаги серии Т кишечной палочки состоят из головки и хвоста. Размер частиц фагов колеблется от 20 до 500 ммк. Фаг состоит из белковой оболочки и внутреннего содержи­мого—ДНК. Нуклеиновая кислота находится в головной части фага. Конец хвоста фага морфологически довольно сложен. С его помощью фаг прикрепляется к поверхности поражаемой клетки. На кончике хвоста фага имеется фермент лизоцим. Вслед за прикреплением к бактериальной клетке фаг с по­мощью лизоцима локально разрушает (лизирует) оболочку, и содержащаяся в нем ДНК впрыскивается внутрь клетки. Так осуществляется заражение клетки. При этом белковая оболочка фага остается на поверхности клетки, а внутрь ее проникает, по-видимому, лишь ДНК фага. Внутри бактерии ДНК фага начинает воспроизводиться, реплицироваться, используя фер­ментные системы и материалы клетки-хозяина. Затем ДНК фага окружается специфическим белком, в результате чего образу­ются зрелые частицы фага. Через 10—45 минут после зараже­ния бактериальная клетка лизируется и из нее в среду выхо­дят зрелые частицы фага (от 100 до 300), которые способны вновь заражать здоровые бактерии.

Сущность явления трансдукции и способ его открытия со­стоят в следующем, ^/-образная трубка в нижней части была разделена бактериальным фильтром. В одну половину этой трубки были помещены бактерии мышиного тифа (Salmonella typhimurium) штамма 22Л, а в другую половину трубки — штамма 2А, лизогенного по фагу (рис. 112). При этом бакте­риальные клетки не могли переходить сквозь перегородку. Штамм 22А нес мутацию, тормозящую синтез триптофана Т ~, ^чи поэтому при культивировании бактерии нуждались в добавке триптофана в среду. Штамм бактерии 2Л синтезировал трип­тофан (Т⁺), а поэтому не нуждался в нем при культивиро­вании.

После инкубации этих двух штаммов в трубке, разделенной только бактериальным фильтром, был произведен рассев кле­ток обоих штаммов. При рассеве клеток штамма 22Л на среде, лишенной триптофана, было обнаружено небольшое число ко­лоний. Следовательно, некоторые клетки штамма 22Л каким-то

266

образом приобрели способность синтезировать триптофан и смогли дать колонии на среде без этой аминокислоты. Частота появления таких клеток была равна IX Ю^-5.

Можно было предположить, что эти измененные клетки по­явились или в результате обратной мутации от Т~ к Г⁺, или в результате перехода трансформирующего фактора от штамма 2А. Но штамм 22Л отличался высокой стабильностью, и по­этому указанную частоту появления (10~⁵) клеток генотипа Т⁺ нельзя было объяснить возникновением обратных мутаций. Трансформирующий фактор в среде также не был обнаружен. Следовательно, перенос мог произойти только с помощью фага из штамма 2А. Фаг, вышедший из бактериальных клеток штам­ма 2А, проник через фильтр, внедрился в некоторые клетки штамма 22Л и передал им часть наследственной информации — фрагмент наследственного материала штамма 2А. Явление пе­реноса бактериофагом наследственной информации от одних бактерий к другим — новая форма рекомбинации генов — по­лучило название трансдукции. Первые факты, доказавшие су­ществование трансдукции, были получены в 1952 г. Механизм этого явления окончательно еще не разгадан. Несомненно, что трансдукция возможна лишь при условии, если ДНК фага вза­имодействует с ДНК бактериальных клеток.

Фаг может переносить самые различные гены бактерий. Как правило, одновременно трансдуцируется один, реже два тесно сцепленных гена и очень редко три гена.

Таким образом, явле­
ние трансдукции так же,
как и трансформации,
является убедительным
доказательством в поль­
зу того, что ДНК являет­
ся носителем наследствен­
ной информации.                , _         „_,- .

Бактериальные клетки

ГенТ ⁺

112.

Лизированная клетка

Схема опыта, демонстрирующе­го явление трансдукции у Salmonella.

бактериофаг

Фильтр

Штаммы бактерий 22А — не способ­ных синтезировать триптофан (7"-); 2А — способных синтезировать три­птофан (Г*) и лизогенных по бак­териофагу.

267

ские» клетки F~ очень редко при­обретают свойства Hfr. Генетический о г                ^ ч, с /(. n,ngiuicumn Зависимость передачи гене- ЯиЯПТЛО ПЛ1/ПППВ            ».~л —  --------------------                                                                          ' тического материала от про­должительности конъюгации у Escherichia coli (2) и пе­редача эписом на примере ^-фактора (/). F+ — «муж­ские» клетки; F~ — «жен­ские» клетки; Hfr — поло­вой тип, определяющий высокую частоту рекомби­наций; В, L, Т — символы генов; О — участок хромо­сомы, с которого начинает­ся ее передача от реципиен­та к донору.

114.

ЭПИСОМЫ

Не менее интересные данные были получены при изучении характера наследования признаков у бактерий. Генетическим и цитологическим (электронная микроскопия) методами было показано, что у бактерий Escherichia coli перенос генетической информации от одной бактерии к другой осуществляется в про­цессе контакта клеток, получившего название конъюгации (рис. 113). При этом передача осуществляется лишь односто­ронняя. Единственная хромосома бактериальной клетки имеет форму замкнутого кольца, которое рвется лишь во время конъю­гации и переходит из одной клетки в другую.

Напомним, что роль хромосомы здесь выполняет двунитча-тая ДНК длиной 1,2—1,4 ммк. Количество переданного хромо­сомного материала зависит от длительности конъюгации, но, как правило, это бывает лишь небольшая часть исходной хро­мосомы. Таким образом, в результате конъюгации образуется одна клетка, которая имеет свою целую хромосому плюс фраг­мент другой. Такая клетка получила название мерозиготы, в ней и происходит процесс рекомбинации, который легко анализи­руется генетически. Другая клетка, передающая хромосому, со­храняется без изменений, так как во время конъюгации проис­ходит репродукция ДНК.

Изучение ряда штаммов кишечной палочки показало, что между некоторыми из них не происходит конъюгации, а между другими она идет успешно с возникновением рекомбинантных форм. Это позволило разделить все штаммы на две группы и рассматривать их как половые типы. Обозначаются они 7⁷⁺ или F-. Сравнение показало, что поведение бактерий разных поло­вых типов в скрещивании функционально различно. Среди кле­ток F~ после конъюгации появляются мерозиготы и рекомби-нанты с частотой 1 на Ю^-6 или Ю^-9 клеток. Поэтому клетки F~ называют «женскими». Клетка F⁺ выступает в роли опло­дотворяющей («мужской»), она в процессе конъюгации пере­дает ДНК, несущую наследственную информацию.

Было замечено, что после конъюгации очень многие клетки F~ приобретают характеристику F⁺, не получая каких-либо дру­гих признаков этой культуры. Передача полового фактора про­исходит как бы независимо от других генетических маркеров (рис. 114,./). В ряде экспериментов было доказано, что половой фактор F⁺ является нехромосомным, он состоит из ДНК и со­держит около 10³ пар нуклеотидов.

Позже среди других штаммов кишечной палочки был вы­явлен и третий половой тип, определяющий высокую частоту рекомбинаций и обозначенный Hfr. Скрещивания F~XHfr дают особенно высокий процент рекомбинантов: 1 на 10 исходных клеток. Вместе с тем, в отличие от скрещиваний с F⁺, «жен-

'268

анализ показал, что в данном случае половой фактор передается сцепленно с другими генами и занимает опреде­ленный локус в бактериальной хро­мосоме. Он всегда оказывается пос­ледним при переходе хромосомы в клетку F~ (рис. 114, 2).

У. Хэйс показал, что штаммы Hfr происходят от штаммов F+ и что это изменение не связано с утратой фак­тора, так как при обратном мутиро­вании Hfr-+F+ свойство донорства по­лового фактора восстанавливается. Таким образом, если ^-фактор присутствует в клетке, он может вести себя двояко: как цитоплазматическая частица (в клетках F+) или как локус хромосомы (в клетках Hfr) .

У бактерий было обнаружено еще несколько генетических детерминантов, ведущих себя подобно F-фактору и способных находиться в клетке в двух альтернативных состояниях — в виде цитоплазматической частицы или в виде локуса бактери­альной хромосомы. Такие детерминанты названы эписомами.

Представляет интерес эписома, которая была обнаружена у кишечных бактерий и названа RTF. Она обусловливает мно­жественную устойчивость клеток к антибиотикам (по крайней мере к четырем). Передается RTF при конъюгации в течение одной минуты, независимо от передачи хромосомной ДНК, при­чем может передаваться от патогенных видов к клеткам кишеч­ной палочки, которые постоянно обитают в кишечнике, и на­оборот. Эта особенность эписомы RTF имеет большое значение для эпидемиологии. В Японии, где была изучена эта эписома, наблюдалось интересное явление: после введения антибиотиков

269

в терапию дизентерийных заболеваний число их резко сократи­лось, а потом вновь кривая заболеваемости пошла вверх. Ча­стота встречаемости штаммов бактерий с множественной ус­тойчивостью в это же время увеличилась более чем в 400 раз.

---

Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 435; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!