Яндекс.Метрика

О механизме заражения бактериальной клетки фагом

Наконец, необходимо преодолеть и те трудности, которые неизбежно возникают при попытке представить механизм про­никновения в бактериальную клетку гигантской (молекуляр­ный вес 5—6 млн.) молекулы ДНК, которая в растворе пред­ставляет собой развернутый завиток от 5 000 до 10 000 А в ди­аметре *. Существующие в настоящее время представления о мембранной проницаемости не позволяют устранить эти труд­ности.

В качестве другого прямого свидетельства монопольной по существу роли ДНК в наследственности называются резуль­таты исследований Херши и Чейз (Hershey, Chase, 1952). На­званные авторы заражали кишечную палочку (Escherichia coli) фагом Т2, меченным радиоактивными изотопами фосфора и серы. Они показали, что в бактериальную клетку проникает только фосфор, меченая же сера, входящая в состав аминокис­лот, в клетке не обнаруживается. Это позволило сделать за­ключение, что в бактериальную клетку при ее заражении фа­гом проникает только нуклеиновая кислота последнего, в ко­торую входит фосфор, тогда как белковая часть фага, содер­жащая серу, остается за пределами клетки. Несмотря на это, проникшая внутрь бактериальной клетки ДНК обеспечивает не только синтез ДНК, специфической для бактериофага, но и синтез его белковой части. Тем самым демонстрировалась ведущая роль ДНК в синтетических процессах, обеспечивающая построение фаговой корпускулы вместе с ее белковой частью.

Эти результаты произвели такое сильное впечатление, что некоторые генетики до сих пор приводят их как прямое дока­зательство генетической роли ДНК, несмотря на то, что Херши в 1955 году внес существенную поправку к прежним наблюде­ниям. Анализ, выполненный в более строгих условиях, пока­зал, что в бактериальную клетку проникает не только ДНК, но и меченый по сере и углероду белок фага, который Херши на­звал «неосаждаемым». Попытка показать отсутствие связи это­го белка с нуклеиновой кислотой пока не увенчалась успехом.

Нельзя не отметить и нерешенность вопроса о механизме заражения бактериальной клетки фагом. Опыты Херши и Чей- га в их первом варианте заслуживают внимания только при до­пущении, что содержимое фага изливается через «хвост», ко­торым он прикрепляется к бактериальной клетке, а его оболоч­ка остается снаружи, как это описывается рядом исследовате­лей. Однако Крисс и Тихоненко (1957), в результате прове­денного ими электронно-микроскопического изучения строения корпускулы бактериофага, оспаривают подобный механизм за­ражения.

Ограничимся только сказанным; из этого видно, что «пря­мые доказательства» генетической роли ДНК наталкиваются на ряд вопросов, требующих ответа. Число таких вопросов уже сейчас очень велико, а с расширением исследований будет все увеличиваться.

Еще в работе Эйвери с сотрудниками (1944) указывалось на то, что, возможно, не только ДНК отвечает за эффект транс­формации. Необходимо подчеркнуть, что в настоящее время нет ясности и в этом важнейшем вопросе. Так, по мнению Ма- алое (1957), в случаях трансформации «химическая чистота трансформирующего фактора настолько хорошо установлена, что можно считать несомненным, что трансформацию произ­водят молекулы ДНК, содержащие в себе детерминанты спе­цифических наследственных признаков». В то же время этот автор считает, что в случае трансдукции такая отчетливость от­сутствует: «Нужно признать, что основания приписывать эту функцию молекулам ДНК во втором случае (т. е. в случае трансдукции. — Н. Н.) не столь вески, как в первом, так как мы не можем инфицировать бактерию ДНК фага, которая бы­ла бы искусственно освобождена от белка».

Мюллер (1957), будучи сторонником признания за ДНК роли носителя наследственных детерминантов (определите­лей), полагает все же, что не только в случае трансдукции, но и в случае трансформации отсутствуют прямые доказательства, которые позволяли бы считать трансформирующим агентом чистую ДНК- «Таким образом, — пишет он, — различные дан­ные указывают, что именно ДНК является носителем наслед­ственных факторов. Но является ли она единственным вещест­вом, которое запечатлевает наследственные свойства? Прямое доказательство этого отсутствует…».

Даже после работ Френкель-Конрата и Вильямса (Fraen- kel-Conrat, Williams, 1955) по ресинтезу [1] вируса табачной мо­заики и Гершензона (1956) по ресинтезу полиэдренного виру­са, исследований Гирера, Шрамма и др. (Gierer, Schramm, 1956; Schuster, Schramm, Zillig, 1956) по инфекционности чи­стой РНК, выделенной из вируса табачной мозаики, вопрос не стал яснее. При самой тщательной очистке РНК не удалось освободиться от белка. Хотя содержание его остается незначи­тельным (всего 0,25%), но нельзя забывать о том, что очищен­ная РНК обладает всего лишь 2% инфекционности исходного вируса.

Френкель-Конрат (в соавторстве с Сингером и Вильямсом, 1957) в докладе на совещании по происхождению жизни вы­нужден был признать, что «белок, в конечном счете, может иметь какое-то небольшое влияние на процесс воспроизведения вируса». О роли белка в инфекционное™ вируса говорят и ре­зультаты исследования Липпинкотта и Коммонера (Lippincott, Commoner, 1956), которые показали, что белок и нуклеино­вая кислота в отдельности обладают низкой инфекционностью, а полимеризованная [2] их смесь в 3—10 раз более активна, чем каждый компонент в отдельности.

Не слишком ли спешат сторонники хромосомной теории на­следственности с новыми широкими обобщениями относительно генетической роли ДНК?

Отметим, что Заменхоф (Zamenhof, 1956) в результате ана­лиза экспериментальных данных по трансформации пришел к выводу о том, что эти данные не дают пока оснований считать ДНК единственным носителем генетических свойств клетки.

Помимо прямых доказательств, некоторые авторы приво­дят также ряд косвенных данных, используемых для обоснова­ния исключительной генетической роли ДНК. В числе этих дан­ных можно назвать: концентрацию ДНК преимущественно в хромосомах; постоянство количества ДНК и связь этого по­стоянства с хромосомным набором; совпадение данных о наи­большей частоте возникновения мутаций при облучении ульт­рафиолетовым светом при длине волны 2 600 А с максималь­ным поглощением (абсорбцией) нуклеиновыми кислотами лу-

чей с длиной волны 2 600 А и т. д.

[1] В опытах вирус разлагали иа белковый компонент и РНК и заража­ли организм хозяина сначала отдельными компонентами, а затем соединяя «х вместе.

[2] Полимеризацией называется процесс образования соединений с вы­соким молекулярным весом из одинаковых молекул исходного вещества.