16.6 : Bacterial Transformation

1928'de bakteriyolog Frederick Griffith, Streptococcus pneumoniae bakterilerinin neden olduğu zatürre için bir aşı üzerinde çalıştı. Griffith farelerde iki pnömoni suşu üzerinde çalıştı: biri patojenik diğeri patojenik değil. Yalnızca patojenik suş, konakçı fareleri öldürdü.

Griffith, patojenik suşu öldürdüğünde ve kalıntılarını canlı, patojenik olmayan suşla karıştırdığında beklenmedik bir keşif yaptı. Karışım sadece konakçı fareleri öldürmekle kalmadı, aynı zamanda patojenik yavrular üreten canlı patojenik bakterileri de içeriyordu. Griffith, patojenik olmayan suşun, onu patojenik suşa dönüştüren ölü patojenik suştan bir şey aldığı sonucuna vardı; bunu dönüştürücü ilke olarak adlandırdı.

Griffith'in çalışmaları sırasında, genetik materyalin kimliğiyle ilgili hararetli tartışmalar vardı. Pek çok erken kanıt, proteinleri kalıtsal moleküller olarak gösterdi. Griffith’ in bakteriyel dönüşüm üzerine deneyleri, DNA'nın genetik materyal olduğunu gösteren en eski verilerden bazılarını sağladı.

Bakteriler, dönüşüm yoluyla dış DNA'yı birleştirir. Dönüşüm doğal olarak gerçekleşir, ancak aynı zamanda laboratuvarlarda da sıklıkla DNA'yı klonlamak için indüklenir. Bilim adamları, belirli bir geni klonlamak için, geni bağımsız olarak kopyalayabilen dairesel bir DNA molekülü olan bir plazmitin içine yerleştirebilirler. Plazmid genellikle bir antibiyotik direnç geni içerir. Bakteriler, plazmiti dönüşüm yoluyla alır. Bilim adamları daha sonra bakterileri antibiyotiklere maruz bırakırlar. Hayatta kalan bakteri kolonileri plazmidi içermelidir çünkü plazmit bir antibiyotik direnç geni içerir. DNA analizi, genin plazmiddeki varlığını doğrulayabilir. İstenilen gene sahip bakteri kolonileri çoğalır ve daha fazla plazmit veya protein yapmak için kullanılabilir.

Bakteriler neden yabancı DNA'yı alır? Cinsel olarak üreyen organizmalardan farklı olarak, bakteriler esasen kendilerini klonlarlar. İkili fisyon adı verilen bu üreme yöntemi, genetik çeşitlilik için çok az fırsat sunuyor. Mutasyonlar bir miktar çeşitlilik getirse de, çoğu mutasyon zararlıdır. Dönüşüm, konjugasyon ve transdüksiyon yoluyla genlerin paylaşılması prokaryotların evrimleşmesine olanak tanır.