التحول البكتيري

في أوائل القرن العشرين ، كان عالم بكتيريا بريطاني يدعى فريدريك جريفيث يعمل مع البكتيريا المسببة للالتهاب الرئوي المكورات العقدية الرئوية . أجرى تجربة بسيطة باستخدام سلالتين مختلفتين. تعرف سلالة واحدة باسم سلالة S بسبب كبسولة واقية تجعل المستعمرات أو الكتل التي تشكلها تبدو ناعمة ، كما تجعلها خبيثة أو ضارة. والثاني كان سلالة R ، وهي نسخة من البكتيريا التي تفتقر إلى الكبسولة الواقية ، مما يمنح المستعمرات مظهرا خشنا ويجعلها غير خبيثة.

أولا ، أخذ جريفيث بعضا من بكتيريا السلالة S وقام بتسخينها ، مما أدى إلى إنتاج نسخة مقتولة بالحرارة من سلالة S. ثم جمع بعض الفئران وقسمها إلى أربع مجموعات. قام بحقن المجموعة الأولى بسلالة S الخبيثة ، والثانية بسلالة R غير الخبيثة. قام بجرعات المجموعة الثالثة بسلالة S المقتولة بالحرارة ، وأخيرا ، تم الجمع بين سلالة S المقتولة بالحرارة وسلالة R معا ، وحقن هذا المزيج في المجموعة الرابعة. كما هو متوقع ، ماتت الفئران في المجموعة الأولى ، وعاشت الفئران في المجموعة الثانية والثالثة. لكن لدهشة جريفيث ، ماتت الفئران في المجموعة الأخيرة أيضا.

عندما نشر دراسته في عام 1928 ، أطلق على هذا التحول الغامض للعملية ، حيث تكهن بوجود مبدأ تحويل أساسي ، مما سمح للسلالة غير الخبيثة سابقا بأن تصبح قاتلة. في وقت لاحق ، في عام 1943 ، أفاد أفيرت وماكلويد ومكارتي أن هذا المبدأ المحول كان على الأرجح حمض الديسوكسي ريبونوكلييك ، أو الحمض النووي ، الذي نعرف الآن أنه مادة الوراثة. ما حدث في تجربة جريفيث بشكل أساسي هو أنه عندما تم دمج البكتيريا ، تسرب بعض الحمض النووي من سلالة S المقتولة بالحرارة إلى خلايا سلالة R ، مما أدى إلى تحويل هذه البكتيريا غير الخبيثة ونقل المعلومات لصنع الكبسولة الواقية ، وتحويل سلالة R إلى سلالة خبيثة ، قادرة الآن على قتل في المجموعة الرابعة.

تقدم سريعا إلى اليوم ، طور العلماء طريقة أبسط بكثير لدراسة التحول البكتيري ، باستخدام بكتيريا الإشريكية القولونية وحلقات دائرية صغيرة من الحمض النووي تسمى البلازميدات. عادة ما يشتمل البلازميد المستخدم في تجارب التحويل على جين لوظيفة خاصة ، مثل مقاومة المضادات الحيوية. الإشريكية القولونية هي موضوع ممتاز للتحول لأنها يمكن أن تعرض خاصية تسمى الكفاءة ، وهي القدرة على امتصاص الحمض النووي من البيئة. بشكل أساسي ، هذا يعني أنه في ظل ظروف بيئية معينة ، مثل مادة كيميائية أو صدمة كهربائية أو حرارية ، يمكن أن يصبح جدار الخلية ل بكتريا قولونية قابلا للاختراق مؤقتا ويسمح بامتصاص الحمض النووي من البيئة. بمجرد أن يكون البلازميد داخل الإشريكية القولونية ، يمكن أن يتسكع في سيتوبلازم الخلية المضيفة الجديدة ويمكن تكراره والتعبير عنه عبر عبر الأجيال جنبا إلى جنب مع الجينوم ، أو قد يدمج نفسه بالكامل في جينوم المضيف. إذا فقدت البكتيريا البلازميد في أي وقت ، فستفقد الخلية أيضا مقاومتها للمضادات الحيوية ، وبالتالي يزرع العلماء البكتيريا في وسط يحتوي على المضاد الحيوي للتأكد من أن الناجين الوحيدين هم أولئك الذين يحتوون على البلازميد المهم.

في هذا المختبر ، سوف تتعلم كيفية تحويل خلايا بكتيريا قولونية باستخدام بلازميد يحتوي على جين مقاوم للمضادات الحيوية ، أثناء ممارسة التقنيات الميكروبيولوجية المعقمة.