11 obserwujących
183 notki
88k odsłon
599 odsłon

O dowodzie na przypadkowość mutacji

Wykop Skomentuj9

W każdej dostatecznie dużej populacji bakterii istnieją nieliczne formy odmienne, w tym oporne na faga F1. Powstają one z określonym bardzo małym prawdopodobieństwem będącym skutkiem spontanicznie zachodzących mutacji. Jeśli taką populacje potraktuje się fagiem, nastąpi selekcja – zniszczone zostaną wszystkie wrażliwe komórki, pozostawiając przestrzeń życiową dla spontanicznych mutantów opornych, które w tych warunkach będą mnożyć się swobodnie. […] Mimo jednakowej liczebności hodowli należało oczekiwać znacznych różnic (fluktuacji) w liczbie form opornych, wyższych niż różnice wynikające z błędu próbki. [4]

Innego wyniku należałoby oczekiwać, gdyby oporność na faga mogła potencjalnie zostać wytworzona przez każdą żywą komórkę. W wyniku tego w takich samych warunkach hodowli w każdej próbce powinny powstawać podobne ilości kolonii, pasujące do jakiejś formy rozkładu normalnego (różnice mieściłyby się w granicach błędu próbki).

Luria i Delbrück uznali zatem otrzymane wyniki za dowód na to, że w przypadku ich doświadczenia odporność na wirusy powstała niezależnie od działania wirusa, pozostawiając otwartą kwestię, czy jest to ogólna reguła, czy też nie.

 

„Wieszanie bardzo ciężkiego płaszcza na bardzo słabym wieszaku”

Debata na ten temat nie zakończyła się jednak do dziś. W ostatnich latach dzięki nowym możliwościom badawczym (sekwencjonowanie genomów) można było „zobaczyć”, że to, co dzieje się w komórkach bakteryjnych, to prawdziwa inżynieria genetyczna w wykonaniu bakterii. O możliwościach aktywnej adaptacji bakterii pisał już w 1997 roku James A. Shapiro, [5] mikrobiolog, profesor z University of Chicago (Department of Biochemistry and Molecular Biology). [6] Shapiro jest zwolennikiem poglądu, że organizmy posiadają zdolności przystosowania się do zmian środowiska, przebudowując precyzyjnie swoje struktury i fragmenty genomu. Niedawno na swoim blogu Shapiro skomentował eksperyment Lurii i Delbrücka.

Odnosząc się niego Shapiro przede wszystkim wskazuje, że biorąc pod uwagę letalną naturę wirusa T selekcjonującego bakterie, nie można było otrzymać innego wyniku. Tego rodzaju infekcje mogą przeżyć tylko formy posiadające już w chwili ataku bakteriofaga cechę umożliwiającą ochronę.

Nie musi to być jakaś złożona zmiana. Wystarczy brak receptora dla danego faga na powierzchni komórki bakterii, a atak wirusa będzie nieudany. [7] Może być również tak, że przypadkowa mutacja w materiale genetycznym bakterii zaburza funkcjonowanie receptora. To wystarczy, aby fag nie mógł zaatakować tak zmienionej bakterii. [8]

Na tym jednak Shapiro nie kończy komentarza eksperymentu. Fakt, że w materiale genetycznym zachodzą przypadkowe mutacje, które czasem mogą okazać się korzystne, [9] nie wyklucza istnienia innych przyczyn przeżycia bakterii. Jak pisze:

Należy zachować ostrożność w używaniu słowa „dowód” w nauce. Zawsze mówiłem, że konwencjonalni ewolucjoniści wieszali bardzo ciężki płaszcz na bardzo słabym wieszaku, kiedy cytowali Lurię i Delbrücka. Wieszak pękł w pierwszej dekadzie tego stulecia. [10]

Jakie odkrycie stawia pod znakiem zapytania dotąd przyjęte wyjaśnienie omawianego doświadczenia? Okazuje się, że bakterie dysponują mechanizmami precyzyjnego wyłapywania informacji o zagrożeniu, tworzą „rejestr” przeżywanych zagrożeń, i co najistotniejsze – konstruują genetyczne narzędzia do unieszkodliwienia wroga. Struktury mogące pełnić takie funkcje opisali już pod koniec lat 80. ubiegłego wieku japońscy specjaliści badający genom Escherichia coli. Zauważyli oni w DNA tej bakterii regularnie rozmieszczone sekwencje. Zostały one nazwane CRISPR (skrót CRISPR pochodzi z angielskiego Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat i oznacza „skupione, oddzielone regularnymi przerwami powtórzenia palindromiczne”. [11] W tym przypadku składały się one z 14 powtórzeń po 29 par zasad (pz), pooddzielanych od siebie unikalnymi fragmentami długości 32-33 pz.

Początkowo ich znaczenie nie było znane, jednak powszechność ich występowania (dosłownie „wyskakiwały” z analizy komputerowej) wskazywała na funkcjonalność. W związku z rozwojem techniki sekwencjonowania w ciągu następnych 20 lat opisano więcej tego typu struktur. W literaturze fachowej można znaleźć wiele doniesień na ten temat. Do tej pory regiony CRISPR wykryto w genomach 40% znanych bakterii i u 90% archeonów. [12] W latach 2002 – 2006 zidentyfikowano również geny tzw. CAS w sąsiedztwie CRISPR. Ich powiązania z CRISPR sugerowały funkcję biologiczną wszystkich tych struktur.

 

Ustalenia w sprawie działania CRISPR

Analiza krótkich segmentów CRISPR wykazała, że zawierają one sekwencje wirusów i inne rodzaje inwazyjnego DNA. Wskazywało to, że CRISPR może służyć jako swego rodzaju bank pamięci przebytych infekcji komórki bakteryjnej. Przypuszczano także, że system CRISPR stanowi nie tylko archiwum zakażeń, ale pełni również funkcję związane z obroną bakterii przed obcym materiałem genetycznym.

Wykop Skomentuj9
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie