Griffithin koe (1928): bakteerien transformaatio ja DNA:n rooli
Griffithin koe (1928) — miten bakteerien transformaatio paljasti DNA:n roolin: klassinen S. pneumoniae‑tutkimus ja muuntumisperiaatteen merkitys genetiikassa.
Griffithin koe oli Frederick Griffithin vuonna 1928 tekemä koe. Se oli yksi ensimmäisistä kokeista, jotka osoittivat, että bakteerit voivat saada DNA:ta transformaatioksi kutsutun prosessin kautta ja siten muuttaa perinnöllisiä ominaisuuksiaan.
Kokeen tausta ja käytetyt kannat
Griffith käytti kahta Streptococcus pneumoniae -kantaa, joita erottaa kapselin läsnäolo: tyypin III-S (sileä) kanta peittää itsensä polysakkaridikapselilla ja on näin suojassa isännän immuunijärjestelmältä, minkä seurauksena se voi tappaa isännän. Tyypin II-R (karkea) kanta ei muodosta kapselia ja tappuu normaalisti isännän puolustusjärjestelmän vaikutuksesta.
Kokeen kulku (yksinkertaistettuna)
- Elävät III-S-bakteerit: tartuttivat hiiret ja aiheuttivat kuoleman.
- Elävät II-R-bakteerit: eivät aiheuttaneet kuolemaa, hiiret selvisivät.
- Kuumennetut (kuolleet) III-S-bakteerit: yksinään eivät aiheuttaneet tautia.
- Kuolleet III-S + elävät II-R (sekoitus): tämä yhdistelmä tappoi hiiret.
Lisäksi Griffith eristi kuolleista hiiristä sekä eläviä II-R- että eläviä III-S-kantoja S. pneumoniae -bakteeria. Tämä oli ratkaiseva havainto: vaikka III-S-bakteerit oli aikaisemmin kuumennettu ja havaittu kuolleiksi, niiden joku osa oli siirtynyt II-R-kantoihin ja tehnyt niistä tappavia.
Tulkinta: "muuntava periaate"
Griffith päätteli, että II-R-tyypin bakteeri oli "muuntunut" tappavaksi III-S-kannaksi jonkin kuolleista III-S-bakteereista peräisin olevan aineen vaikutuksesta. Hän kutsui tätä ilmiötä "muuntumisperiaatteeksi" (transforming principle). Griffithin kokeessa ei vielä tunnistettu, mikä molekyyli oli vastuussa.
Myöhemmät vahvistukset ja muuntumisen luonne
Nykyään tiedämme, että Griffithin näkemä "muuntava periaate" oli III-S-kannan DNA. Kuolleiden bakteerien DNA selvisi lämpökäsittelystä ja siirtyi II-R-kantoihin, joissa se integreerautui tai ilmaistiin siten, että ne alkoivat tuottaa polysakkaridikapselia. Tämän seurauksena entiset II-R-bakteerit pystyivät välttämään isännän immuunipuolustusta ja aiheuttamaan taudin.
Muuntavan periaatteen tarkka luonne varmistettiin myöhemmin laboratorioissa, erityisesti Averyn, McLeodin ja McCartyn kokeissa (1944), joissa muuntava aine erotettiin ja käsiteltiin entsyymeillä. Kun eritteitä käsiteltiin DNaasilla (eli hajottamalla DNA), muuntaminen estyi, kun taas proteaasilla tai RNaasilla käsittely ei estänyt muuntamista. Tämä antoi vahvan todisteen, että DNA oli se perinneaine, joka välitti ominaisuuden. Myöhemmin Hersheyn ja Chasen kokeet (1952) bakteerifagien avulla vahvistivat edelleen, että DNA eikä proteiini on perinnöllisen tiedon kantaja.
Merkitys ja vaikutus
Griffithin koe oli tärkeä käännekohta genetiikassa ja molekyylibiologiassa, koska se esitteli ilmiön, jossa geneettinen informaatio siirtyy bakteereiden välillä vapaasti (luonnollinen transformaatioprosessi). Vaikka Griffith ei vielä tunnistanut DNA:ta muuntumisperiaatteeksi, hänen havaintonsa käynnistivät jatkotutkimukset, jotka johtivat DNA:n roolin tunnistamiseen perimässä. Tämä työ loi pohjan ymmärrykselle geeneistä, virulenssitekijöistä ja myöhemmin muun muassa geeninsiirto- ja rekombinaatiotekniikoille.
Rajoitukset ja lisähuomiot
- Griffithin koe yksin ei kyennyt osoittamaan, mikä molekyyli oli muuntumisperiaate — se osoitti vain ilmiön.
- Myöhemmät kontrolloidut laboratoriokokeet (Avery ym., Hershey–Chase) tarvittiin DNA:n identifioimiseksi varsinaiseksi perinnölliseksi aineeksi.
- Transformaatio on bakteereilla luonnollinen mekanismi, mutta sitä voidaan myös hyödyntää laboratoriossa esimerkiksi geeninsiirtoihin ja rokketutkimukseen.
Yhteenvetona: Griffithin koe (1928) osoitti, että kuolleista bakteereista peräisin oleva aine voi muuttaa elävän bakteerin ominaisuuksia. Myöhemmät kokeet selittivät ilmiön: muuntava aine oli DNA, ja tämä havainto muutti käsityksemme perinnöllisestä materiaalista ja avasi tien modernille molekyyligenetiikalle.
Griffithin koe, jossa löydettiin pneumokokkibakteerien "muuntumisperiaate".
Aiheeseen liittyvät sivut
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä oli Griffithin koe?
V: Griffithin koe oli Frederick Griffithin vuonna 1928 tekemä koe. Se oli yksi ensimmäisistä kokeista, jotka osoittivat, että bakteerit voivat saada DNA:ta prosessin kautta.
K: Mitä Griffith käytti kokeessaan?
V: Griffith käytti kokeessaan kahta Streptococcus pneumoniae -kantoja, tyypin III-S (sileä) ja tyypin II-R (karkea) kantaa.
K: Miten koe toimi?
V: Kokeessa III-S-kannan bakteerit tapettiin kuumentamalla, ja niiden jäänteet lisättiin II-R-kannan bakteereihin. Vaikka kumpikaan ei vahingoittanut hiiriä yksinään, näiden kahden sekoitus pystyi tappamaan hiiriä.
K: Mitä Griffith päätteli tuloksistaan?
V: Griffith päätteli tuloksistaan, että II-R-tyypin bakteeri oli "muuntunut" tappavaksi III-S-kannaksi "muuntumisperiaatteen" avulla, joka oli jotenkin osa kuollutta III-S-kannan bakteeria.
K: Kuka myöhemmin vahvisti, mikä tämä muuntumisperiaate oikeastaan on?
V: Avery, McLeod ja McCarty sekä Hershey ja Chase vahvistivat myöhemmin, että tämä muuntumisperiaate on itse asiassa III-S-kannan bakteerin DNA.
K: Miten tämä muuntuminen tapahtuu?
V: Muuntuminen tapahtuu, kun III-S-kannan DNA selviää kuumentamisesta ja siirtyy II-R-kannan bakteereihin. Tämä antaa niille geenejä, jotka muodostavat niiden ympärille suojakilven, joten ne ovat suojassa isännän immuunijärjestelmän hyökkäyksiltä ja voivat sitten tappaa isäntiä.
Etsiä