3 つの重要な実験により、DNA は遺伝物質であり、タンパク質ではないことが疑いの余地なく証明されました。これらの実験は、グリフィスの実験、エイブリー、マクラウド、マッカーシーの実験、そして最後にハーシー・チェイスの実験でした.
DNA は私たちの存在の基本的な構成要素です。人体はこの遺伝物質のキャリアにすぎず、世代から世代へと受け継がれています。私たちの目的は、種の存続を確保することです。果物が種子にあるように、人間は DNA にあります。私たちは、時間の経過とともに私たちの存在のソースコードを安全に通過させ、保護することを保証するための外カバーにすぎません。かなり役立たずだと思いませんか？
しかし、それは私があなたに注目してほしいことではありません。主な焦点は、DNA が情報のキャリアであることをどのように発見したかということです。それがタンパク質などの他の何かではないことをどのように判断したのでしょうか?結局のところ、タンパク質はすべての細胞にも存在します.
長い間、この議論は続いていました。グレゴール・メンデルが遺伝の 3 つの法則を確立した後も、45 年間科学界に受け入れられませんでした。理由？ DNA や遺伝子が情報媒体であるという概念はありませんでした。独立した研究者によって実施された 3 つの主要な実験によって、議論全体が最終的に決着しました。これは、すべての進化および分子生物学研究の基礎を形成しました。
DNA (写真提供:Pixabay)
グリフィス実験
最初の一歩は、1928 年に Frederick Griffith によって踏み出されました。彼は、疫学に焦点を当てた細菌学者でした。グリフィスは肺炎連鎖球菌の仕組みを研究していました 感染症を引き起こしました。彼は、S 株と R 株と呼ばれる 2 つの菌株を扱っていました。 S 菌株を実験室で培養すると、滑らかな外観の細菌コロニーが形成されました。これは、病原性因子であると考えられている光沢のある多糖類のコートによるものでした.病原性因子とは、病原体がその目標を達成するのに役立つ、つまり病気を引き起こす病原体の性質または因子です。もう1つの株はR株でした。この株は、多糖類のコートを持たないコロニーを生じさせたため、「粗い」外観を持っていました。したがって、S 株は病原性があり、R 株は非病原性でした。
グリフィスは 4 匹のマウスにさまざまな溶液を注射しました。最初のものは、S株生物を注射されました。 2 つ目は R 菌株を注射したものです。 3 番目のマウスには、加熱殺菌した S 株生物を注射しました。そして最後のものには、加熱殺菌されたS株と生きたR株の生物の混合物が注射されました。結果？ 1 匹目と 4 匹目のマウスは感染により死亡しましたが、2 匹目と 3 匹目のマウスは生き残りました。死んだネズミから病原体を抽出したところ、どちらの場合も S 株の生物が見つかりました。
(写真提供:ウィキメディア・コモンズ) グリフィス実験
分解してみましょう。最初の 2 匹のマウスは、S 系統が病原性系統であり、R 系統が非病原性であることを示しました。 3 匹目のマウスは、加熱殺菌された S 株菌が感染を引き起こさないことを証明しました。ここからが興味深いところです。 4 匹目のマウスの死と、生きた S 株の生物の回収により、どういうわけか、熱で殺した S 株の生物が、生きた R 株の生物を生きた S 株の生物に変換したことが示されました。
これは変換実験…と呼ばれていました 命名部門では特に創造的ではありません.
エイブリー、マクラウド、マッカーティの実験
グリフィスの実験は驚くべき結果をもたらしましたが、死んだ S 菌株のどの成分が形質転換の原因であるかは明らかではありませんでした。 16 年後の 1944 年、オズワルド エイブリー、コリン マクラウド、マクリン マッカーティがこのパズルを解きました。
彼らは、加熱殺菌した S 株バクテリアのバッチを使用しました。彼らはそれを5つのバッチに分けました。最初のバッチでは、バクテリアの多糖類のコートを破壊しました。 2番目のバッチでは、脂質含有量が破壊されました。彼らは 3 番目のバッチでバクテリアの RNA を破壊しました。 4 番目のバッチでは、タンパク質が破壊されました。そして最後のバッチで、彼らは DNA を破壊しました。これらのバッチのそれぞれは、生きた R 菌株と個別に混合され、個々のマウスに注射されました。
5 匹のマウスのうち、最後の 1 匹を除いて全員が死亡しました。すべての死んだマウスから、生きた S 株菌が回収されました。この実験は、S 株の細菌の DNA が破壊されると、R 株の細菌を生きた S 株の細菌に変換する能力を失うことを明確に証明しました。多糖類のコート、脂質、RNA、タンパク質などの他の成分が破壊された場合でも、形質転換は起こりました。多糖類のコートは病原性因子でしたが、遺伝物質の伝達には関与していませんでした.
ハーシーとチェイスの実験
Avery、Macleod、および McCarty の実験によって説得力のある証拠が提供された後でも、確信が持てない懐疑論者が数人いました。タンパク質と DNA の間の議論は依然として激しさを増していました。しかし、ハーシーとチェイスの実験は、この長年の議論に終止符を打ちました。
1952 年、アルフレッド ハーシーとマーサ チェイスは、DNA が情報伝達手段であることを疑いなく証明する実験を行いました。彼らの実験では、バクテリオファージ T2 を使用しました。バクテリオファージは、細菌にのみ感染するウイルスです。この特定のウイルスは大腸菌に感染します . T2 は、外側のタンパク質ケーシングと内側の DNA という 2 つのコンポーネントだけで構成される単純な構造を持っていました。 Hershey と Chase は、T2 の 2 つの異なるサンプルを採取しました。 1 つのサンプルはリンの放射性同位体である 32P で成長し、もう 1 つのサンプルは硫黄の放射性同位体である 35S で成長しました!
タンパク質のコートには硫黄が含まれていますが、リンは含まれていません。一方、DNA 物質にはリンが含まれていますが、硫黄は含まれていません。したがって、2 つのサンプルは 2 つの異なる放射性同位体で標識されました。
次いで、ウイルスをE.に感染させた。大腸菌 .感染が完了したら、実験溶液を混合および遠心分離にかけました。前者は、バクテリアの体からウイルスのゴーストシェル、または空のシェルを取り除きました.後者は、細菌を他のすべてから分離しました。次に、細菌溶液と上清の放射能を調べました。
ハーシー – 追跡実験
32P を使用した最初のサンプルでは、細菌溶液は放射能を示しましたが、上清にはほとんど放射能がありませんでした。 35S を使用したサンプルでは、細菌溶液には放射能が見られませんでしたが、上清には放射能が見られました。
この実験は、DNA がファージからバクテリアに移され、遺伝情報の基本的なキャリアとしての地位を確立したことを明確に示しました。
Hershey と Chase が行った最後の実験まで、DNA はかなり単純で退屈な分子であると考えられていました。このような複雑で非常に重要な機能を実行するには、十分に構造化されているとは考えられていませんでした。しかし、この実験の後、科学者は DNA にもっと注意を払うようになり、今日の研究につながっています!
