Griffithi katse: 1928 DNA-transformatsioon Streptococcus pneumoniae
Griffithi katse oli Frederick Griffithi 1928. aastal läbiviidud katse, mis andis esimesi selgeid tõendeid selle kohta, et bakterid võivad omandada päriliku materjali teisest rakust protsessi kaudu, mida nimetatakse transformatsiooniks — tänapäeval teame, et selleks oli DNA.
Katse ülesehitus
Griffith töötas kahe viisil erineva Streptococcus pneumoniae tüvega: III-S (sile, inglise keeles "smooth") ja II-R (kare, inglise keeles "rough"). III-S tüvi oli kaetud paksu polüsahhariidkapsliga, mis kaitses baktereid peremehe immuunsüsteemi eest ja tegi need loomadele surmavaks. II-R tüvel kapslit ei olnud ning see ei olnud loomadele surmav. Griffith kasutas hiiri kui peremehi ja viis läbi järgmised olulised katsesätted:
- Elav III-S tüvi — hiired surevad.
- Elav II-R tüvi — hiired jäävad ellu.
- Kuumutatud (tapetud) III-S tüvi — hiired jäävad ellu (tapetud baktereid iseenesest ei ole surmavaks).
- Segus kuumutatud III-S tüve jäänused + elav II-R tüvi — hiired surevad ning teadlased suutsid verest isoleerida elusaid III-S baktereid.
Tulemused ja järeldused
Huvitav ja ootamatu tulemus oli, et kuigi kuumutatud III-S ja elav II-R ei olnud kumbki eraldi surmav, siis nende segu tappis hiired. Samuti päästeti surnud hiirte verest nii S. pneumoniae II-R kui ka III-S tüve isendeid. Griffith jõudis järeldusele, et II-R tüved olid "muundunud" surmavaks III-S tüvedeks tänu mingile "muundamispõhimõttele" — see nähtus viitas, et surmavate omaduste informatsioon oli säilinud kuumutatud III-S bakterites ja võetud üle elavatele II-R rakkudele.
Mida me nüüd teame
Tänapäevased uuringud on näidanud, et see "muundav põhimõte" oli III-S tüve bakterite DNA. Kuigi baktereid kuumutati ja nende elusvõime hävitati, jäi DNA kuumtöötluse käigus tihti piisavalt säilinuks, et see võiks rakkudes integreeruda ja otsustada peremehe suhtes oluliste tunnuste (näiteks kapsli tootmise) üle. III-S tüvede DNA kandis geene, mis kodeerivad polüsahhariidkapsli sünteesi; kui II-R rakud võtsid selle DNA-up ja rakendasid kapsli tootmise geene, muutusid need nüüd immuunsüsteemi eest kaitstuks ning surmavaks.
Järelkontrollid ja tähendus
Griffithi avastus oli tähtis fenomeni näitaja, kuid ta ei määranud kindlaks muundava aine keemilist olemust. Selle ülesande täitmiseks viisid hiljem läbi põhjalikumaid katselisi ja keemilisi uuringuid Avery, McLeod ja McCarty, kes 1944. aastal näitasid, et transformatsiooni eest vastutav aine oli DNA. Veelgi laiemat kinnitust sai DNA roll pärilikkuse kandjana 1950ndatel, näiteks Hershey ja Chase'i katsed, mis tõestasid DNA üldist rolli geenide kandjana viiruste kontekstis.
Pikaajaline tähtsus ja kaasaegne tähendus
Griffithi katse tähendas olulist sammu genetika ja molekulaarbioloogia arengus — see näitas, et pärilikkust võivad kanda konkreetsed molekulid, mis võivad liikuda rakkude vahel. Transformatsioon on tänapäeval tuntud kui üks horisontaalse geeniülekande mehhanismidest; seda kasutavad bakterid looduses geneetilise uuenemise jaoks (nt omandamaks antibiootikumiresistentsust või muid kohastusomadusi). Käesolev mõju on oluline nii põhilises bioloogias kui ka meditsiinis (näiteks haigustekitajate virulentsuse ja resistentsuse levik).
Piirangud ja täiendavad märkused
Kuigi Griffith avastas transformatsiooni nähtuse, ei määranud ta selle molekulaarset olemust — see tehtigi alles hiljem. Lisaks sõltub transformatsiooni võime paljudest teguritest: DNA säilimisest, vastuvõtliku raku "kompetentsusest" võtta DNA üles ning geenide sobivusest integreeruda ja avalduda. Tänapäeval kasutatakse transformatsiooni ka laborites teaduslikuks vahendiks, et viia baktereisse uusi geene ning uurida geenifunktsioone.
Griffithi katse on seega classic‑näide sellest, kuidas hästi läbi mõeldud lihtne eksperiment võib avada tee sügavamaks arusaamiseks elu molekulaarsest alusest.
Griffithi katse, millega avastati "muundumise põhimõte" pneumokokkbakterites.
Seotud leheküljed
Küsimused ja vastused
K: Mis oli Griffithi eksperiment?
V: Griffithi eksperiment oli Frederick Griffithi poolt 1928. aastal tehtud eksperiment. See oli üks esimesi katseid, mis näitas, et bakterid võivad saada DNA-d läbi protsessi.
K: Mida kasutas Griffith oma eksperimendis?
V: Griffith kasutas oma eksperimendi jaoks kahte Streptococcus pneumoniae tüve, III-S tüüpi (siledat) ja II-R tüüpi (jämedat) tüve.
K: Kuidas katse toimis?
V: Eksperimendis tapeti III-S tüve bakterid kuumuse abil ja nende jäägid lisati II-R tüve bakteritele. Kuigi kumbki neist ei kahjustanud hiiri eraldi, suutis nende kahe segu hiiri tappa.
K: Mida järeldas Griffith oma tulemustest?
V: Oma tulemuste põhjal järeldas Griffith, et II-R tüüpi bakterid olid "muundunud" surmavaks III-S tüveks "muundamispõhimõtte" abil, mis oli kuidagi osa surnud III-S tüve bakteritest.
K: Kes kinnitas hiljem, mis see transformeeriv põhimõte tegelikult on?
V: Avery, McLeod ja McCarty ning Hershey ja Chase kinnitasid hiljem, et see transformatsiooniprintsiip on tegelikult III-S tüve bakterite DNA.
K: Kuidas see transformatsioon toimub?
V: Transformeerumine toimub siis, kui III-S tüve DNA jääb kuumutamisel ellu ja võetakse üle II-R tüve bakterite poolt. See annab neile geenid, mis moodustavad nende ümber kaitsekilbi, nii et nad on kaitstud peremehe immuunsüsteemi rünnaku eest ja võivad seejärel peremeest tappa.
