Бактеріофаг як переносник інформації
З розповіді про бактеріофагів, які примушують клітини бактерій до синтезу ДНК і білкового компонента фагів, ми дізналися, що один-єдиний фаг може викликати серед бактерій справжню епідемію і за короткий термін знищити в рідкому поживному середовищі мільярди їх клітин.
Але при деяких обставинах поява бактеріофага у мікробної клітини не обов'язково закінчується її смертю. ДНК з фага проникає в клітину, однак, клітина продовжує жити, як ніби нічого не сталося. Це нагадує проникнення в команду корабля замаскованих піратів, які під виглядом дружньо налаштованих матросів таємно готують диверсію, вичікуючи лише слушного моменту. Уражена бактерія продовжує зовні безперешкодно рости і час від часу у відповідних умовах ділитися на дві нові клітини.
Але щось змінилося в її властивості - бактерія придбала стійкість до фагів певного типу. І це є єдиним свідченням того, що в її клітці знаходиться фагів ДНК. Фахівці кажуть в таких випадках про неінфекційних, або симбіотичних, фагах і лізогенних * бактеріях. "Лізогенія" - тому що в якийсь момент по нібито абсолютно незрозуміло для чого 2-3 клітини з мільярда раптом розплачуються за свою гостинність і гинуть. А з загиблих клітин вириваються в середу сотні бактеріофагів. Досить перенести одну крапельку цього середовища в іншу культуру сприйнятливих бактерій, щоб вибухнула катастрофа і майже вся культура в короткий термін загинула.
* (Лізогенія - несуть у собі можливості розчинення клітин, їх лізису. - Прим.)
Майже, але не вся! Деякі клітини переживуть атаку бактеріофагів. Але ці щасливчики, які перенесли перший удар, як-то зміняться, придбають нові властивості і передадуть їх наступному поколінню.
Що ж, власне, при цьому відбувається? Дж. Ледербергом з Стенфордського університету (Каліфорнія), перший спостерігав це явище, пояснює його наступним чином. Після проникнення фаговой ДНК в Лізогенія бактерію звичайного розмноження фагів не відбувається і загибель клітини не настає. В цьому випадку фагів ДНК приєднується до бактеріальної, яка знаходиться в хромосомі клітини. Коли ж ця клітина починає ділитися на дві дочірні, розділяється і хромосома, причому вдвічі збільшується і кількість ДНК з фага і половина її потрапляє в кожну з нових хромосом. Отже, при кожному подальшому діленні клітин фагів ДНК переноситься в кожну з дочірніх клітин. Серед мільярдів клітин, природно, виявляться і такі, в яких фагів ДНК звільниться з хромосоми і почне бурхливо розмножуватися, а клітина загине. У деяких з них ДНК фага захоплює з собою і частинку клітинної хромосоми, і новоутворені частки фага містять в цьому випадку, крім власної ДНК, "шматочок" бактеріальної хромосоми. Коли такий фаг зустрічається з іншою сприйнятливою кліткою, то разом з фагової ДНК в неї потрапляє частинка бактеріальної ДНК, і вони вже разом приєднуються до хромосомі нової клітини-господаря. Фрагмент чужий хромосоми зливається з хромосомою цієї клітини, і остання збагачується, таким чином, новими генами. Зовні це проявиться в придбанні кліткою якогось нового властивості. Якщо, наприклад, чужорідний ген визначав синтез речовини, яке до цього "збагатилася" клітина не могла утворювати, то цю здатність отримувала не тільки сну сама, а й її потомство. Придбаним властивістю вона зобов'язана гену, який потрапив в клітину за допомогою бактеріофага. Ледербергом назвав таку форму спадкових змін трансдукцией.
За допомогою "бактеріофага 80" методом трансдукції вдалося перенести властивість стійкості до пеніциліну на бактерію, раніше проявляв підвищену сприйнятливість до цього антибіотика. Цей же бактеріофаг переніс властивість стійкості і на два інших антибіотика, але в даному випадку далеко не всі "фаги 80" взяли участь в трансдукції, її здійснював тільки один з мільйона.