Bakterie a viry mají také DNA

Studijní text Animace Galerie Video BIO Úkol Odkazy a literatura

Mikroskopy prokázaly existenci jednobuněčných bakterií. Nicméně se diskutovalo o tom, zda bakterie mají geny, a které znaky mají společné s vyššími formami života. Tato diskuze se zklidnila ve čtyřicátých letech 20. století, kdy bylo objeveno, že se bakterie rozmnožují způsobem, který připomíná pohlavní rozmnožování. Během procesu konjugace jsou geny vyměněny prostřednictvím pilusů, jakýchsi trubiček, které spojují obě bakterie.

Elektronová mikroskopie naznačila, že u bakteriofágů (virů bakterií) probíhá podobný proces. Virus přisedne k hostitelské bakterii a vnese do ní své geny prostřednictvím výběžkovitého bičíku. V roce 1952 prokázal Alfred Hershey, že samotná DNA je zodpovědná za rozmnožování virů v infikované buňce. Toto poskytlo jasnou oporu pro Averyho dřívější pokusy ukazující, že gen je tvořen z DNA. Toto zjištění taktéž ukázalo, že viry, stejně jako bakterie, mohou být použity jako modelové organizmy pro studium univerzálních genetických principů.

Věděli jste, že?

Joshua Lederbergovi bylo pouhých 20 let, když navrhl pokus zabývající se bakteriální konjugací. Experiment fungoval téměř na první pokus. Během šesti týdnů měl Lederberg dostatečné množství výsledků, aby dokázal, že se bakterie páří.

Hmmm…

Proč se bakterie potřebují pářit?

Galerie

Věděli jste, že?

Hershey kdysi řekl, že jeho představa o nebi je, že je to místo, kde může udělat každý den perfektní experiment. Vědci, kteří získají perfektní výsledek, tak někdy říkají, že jsou v Hersheyově nebi.

Hmm…

Jak byste navrhli pokus, aby prokázal, že DNA je v průběhu konjugace přenášena jen v jednom směru?

Video

Videa v této kapitole jsou v původním anglickém znění.

Joshua Ledeberg Joshua Lederberg byl emeritním profesorem na Rockefellerově univerzitě, kde se věnoval výzkumu DNA konformace a evolučnímu vývoji.

Alfred Day Hershey Strávil 47 let v Cold Spring Harbor Laboratory. Hershey byl nejznámější díky jeho společné práci s Marhou Chaseovou, která ukázala, že geny jsou složené z DNA.

Joshua Lederberg objevil bakteriální rekombinaci a zahájil tím nový směr vědeckého výzkumu. Alfred Hershey byl genetikem zabývající se fágy, který spolu se svojí spolupracovnicí Marthou Chase, provedl jeden z nejznámějších pokusů v molekulární biologii a prokázal, že je DNA nositelkou genetické informace.

Joshua Lederberg (1925–2008)

Joshua Lederberg se narodil v Montclair v New Jersey a jak řekl v rozhovoru v roce 1998, narodil se, aby byl vědcem. Lederberg velice brzy vykazoval talent a zájem o vědu. V roce 1941, poté co dokončil střední školu, vstoupil na Kolumbijskou universitu s tím, že bude studovat medicínu.

Na Kolumbijské universitě se začal Lederberg zajímat o pokusy Beadla a Tatuma s Neurosporou, které otevřely nové a vzrušující možnosti výzkumu především v právě se rodícím oboru genetické analýzy. V roce 1943 získal Lederberg práci v laboratoři Frances Ryana v oddělení zoologie. Ryan byl v roce 1941-1942 postdoktorandem na Stanfordu, kde potkal Beadla a Tatuma a začal se zajímat o použití Neurospory jako výzkumného modelu. Ryanovo mentorství a diskuze s ostatními členy fakulty a doktorandskými studenty rozvíjelo Ledebergovu vědeckou výchovu. Lederberg zjistil, že vědecký výzkum je daleko více intelektuálně náročnější než biflování z učebnic na medicíně.

V letech 1943-1944 sloužil Lederberg po jeden rok u námořnictva, kde pracoval v klinické parazitologické laboratoři v U.S. Naval Hospital na Long Islandu v New Yorku. V armádě aktivně nesloužil, a ačkoliv předtím očekával, že se vrátí na medicínu, nakonec se v roce 1944 vrátil zpět pracovat do Ryanovy laboratoře.

Rok 1944 byl rokem, kdy Oswald Avery a jeho skupina publikovali práci o schopnosti transformace DNA. Lederberg byl nesmírně ovlivněn jejich prací a jejími neomezenými důsledky. On a Ryan okamžitě zkusili provádět stejné pokusy s Neurosporou. Naneštěstí nebyli schopni získat nezbytné mutanty. Lederberg začal přemýšlet o využití bakterií, přestože zde byla stále debata o tom, zda mají bakterie geny nebo ne.

Dostavila se příležitost k vyzkoušení jeho nápadů. Edward Tatum se přestěhoval ze Stanfordu na Yale, aby založil novou mikrobiologickou laboratoř. Ryan pobídl Lederberga k ucházení se o místo v Tatumově laboratoři a Lederberg byl roku 1946 přijat. Tatum už měl některé mutanty E.coli, které byly vhodné pro pokusy, které Lederberg nastínil. Během šesti týdnů měl Lederberg výsledky, které potvrzovaly konjugaci u bakterií. Za tuto práci mu byla společně s Edwardem Tatumem a Georgem Beadlem udělena v roce 1958 Nobelova cena za fyziologii a medicínu.

Poté co získal na Yalu v roce 1948 titul Ph.D, přijal práci na University of Wisconsin. Bylo to právě ve Wisconsinu, kde Lederberg vyvinul techniku razítkování bakterií, během níž se mohou bakteriální kolonie duplikovat pro další analýzu pomocí filtrů. Lederberg také pomohl vytvořit a později i předsedal Oddělení lékařské genetiky.

V roce 1958 Lederberg opustil Wisconsin kvůli pozici v Oddělení genetiky na Lékařské fakultě Stanfordské univerzity. Na Stanfordu měl kromě vlastního výzkumu bakterií i další dva zájmy. Jedním z nich byla umělá inteligence; Lederberg totiž pomohl vyvinout jeden z prvních počítačových systému (DENDRAL), provádějící rozhodnutí na základě specifického souboru algoritmů a databází. Dalším Lederbergovým zájmem byla exobiologie. Byl aktivním konzultantem v Radě vesmírného výzkumu Národní akademie věd (Space Science Board of the National Academy of Sciences) a velice ho zajímaly mise Mariner a Viking, stejně jako hledání mimozemského života.

V roce 1979 byl jmenován rektorem Rockefellerovy university – v místě, kde Oswald Avery prováděl svůj výzkumu s Pneumococcocus. Od roku 1990 byl Lederberg emeritním profesorem Rockefellerovy university. Byl členem řady vládních poradních výborů a také psal týdenní sloupek „Science and Man“ pro Washington Post, kde informoval veřejnost o novinkách ve vědě a výzkumu. Lederbergovým posledním projektem bylo vytvoření informačního webu v Národní lékařské knihovně a to s použitím materiálů, které nashromáždil během let.

Alfred Day Hershey (1908–1997)

Alfred Hershey se narodil v Owosso, v Michiganu. Promoval v roce 1930 na Michigan State University s bakalářským titulem a v roce 1934 s titulem doktorským. Po získání doktorátu přijal Hershey místo na Lékařské fakultě Washington University na oddělení bakteriologie, kde začal pracovat s bakteriofágy.

V tu dobu nebylo moc lidí, kteří by se bakteriofágy zabývali. Dva další vědci, kteří četli Hersheyovy články, Max Delbrück a Salvador Luria, spolupracovali na pokusech s bakteriofágy. V roce 1943 Delbrück pozval Hersheyho do Nashvillu, aby navštívil jeho laboratoř. V roce 1946, když pracoval s Delbrückem, objevil Hershey, že fág se může rekombinovat, když je infikován do bakteriálního hostitele. To vedlo ke vzniku nové oblasti fágové genetiky.

Jako přední výzkumníci na poli bakteriofágů, Delbrück, Luria, a Hershey založili „The American Phage Group“ (skupinu vědců pracující s fágy), která měla ohromný vliv na výzkum bakteriofágů.

Hershey zůstal na Lékařské fakultě na Washington University až do roku 1950. Poté přijal místo na oddělení genetiky na Carnegiho institutu v Cold Spring Harbor (Carnegie Institution of Washington's Department of Genetics at Cold Spring Harbor). Zde společně s Marthou Chaseovou provedli tzv. Hersheyho-Chaseové míchačkový pokus, který potvrdil, že fágová DNA a nikoliv protein je genetickým materiálem. Díky tomu a také díky jeho podílu ve výzkumu bakteriofágů, získal společně s Maxem Delbrückem a Salvadorem Luriou Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu pro rok 1969.

V roce 1962 se Hershey stal ředitelem Oddělení genetického výzkumu v Cold Spring Harbor Laboratory. Jeho laboratoř pokračovala v práci s bakteriofágy a soustředila se na rekombinaci fágů a fágovou genetiku. V roce 1974 odešel Hershey do důchodu, ačkoliv byl stále pravidelným návštěvníkem Cold Spring Harbor Laboratory. V roce 1979 byla po něm pojmenována budova stojící na pozemcích Cold Spring Harbor Laboratory.

Hershey byl znám jako vynikající pisatel a editor. Jeho články byly jasné a výstižné a pomáhaly ostatním vědcům naučit se dovednosti vědeckého psaní. Měl rád zahradničení a práci se dřevem, stejně jako klasickou hudbu. Na počátku 80. let se začal zajímat o počítače a používal je k vytvoření seznamu své sbírky klasické hudby. Byl zaneprázdněný, aktivní a stále se učil, i když byl v důchodu.

Věděli jste, že?

Joshua Lederberg byl studentem Edwarda Tatuma. Lederbergova žena Esther byla studentkou George Beadla.

Hmmm…

Konjugace nastane, jen pokud jsou bakterie v těsném kontaktu. Dokážete navrhnout pokus, který by prokázal, že je toto tvrzení pravdivé?

Odkazy a literatura

Velká obrázková kniha virů
Na této stránce je mnoho obrázku virů. Jsou zde také odkazy na další stránky s informacemi o virech. Prokaryota, Eukaryota a Viry – tutoriál
Tutoriál představuje rozdíly mezi eukaryoty, prokaryoty a viry. Profily vědeckých osobností
Tato stránka pochází z the National Institutes of Health a je zde rozsáhle kolekce materiálů o Joshua Lederbergovi. Tyto materiály byly věnovány právě Dr. Lederbergem.

• Dubos, René J., 1976, The Professor, The Institute, and DNA, , The Rockefeller University Press, New York.
• Dunn, L.C., 1991, A Short History of Genetics: The Development of Some of the Main Lines of Thought: 1864-1939, Iowa State University Press, Ames.
• Judson, Horace Freeland, 1979, The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology, Simon and Schuster, New York.
• Kay, Lily E., 1993, The Molecular Vision of Life, Oxford University Press, New York.
• Lagerkvist, Ulf, 1998, DNA Pioneers and Their Legacy, Yale University Press, New Haven.
• Micklos, David A., and Freyer, Greg A., 1990, DNA Science: A First Course in Recombinant DNA Technology, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York.
• Morange, Michel, 1998, A History of Molecular Biology, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts.
• Nobel Lectures in Molecular Biology 1933-1975, 1977, Elsevier North-Holland, Inc., New York.
• Olby, Robert, 1974, The Path to the Double Helix: The Discovery of DNA, Dover Publications, Inc., New York.
• Portugal, Franklin H., and Cohen, Jack S., 1977, A Century of DNA: A History of the Structure and Function of the Genetic Substance, The Massachusetts Institute of Technology, U. S. A.
• Rosenfield, Israel, Ziff, Edward, and Van Loon, Borin, 1983, DNA for Beginners, Writers and Readers Publishing, Inc.
• Taylor, J. Herbert, 1965, Selected Papers on Molecular Genetics, Academic Press, New York.
• Watson, James D., 1987, Molecular Biology of the Gene, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., Menlo Park, California.

RNDr. Pavel Lízal, Ph.D., Mgr. Zuzana Hanzelková a kolektiv |
ÚEB, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita |
Mendelovo muzeum, Masarykova univerzita |
Návrat na úvodní stránku webu, přístupnost |

| Technická spolupráce:
| Servisní středisko pro e-learning na MU
| Fakulta informatiky Masarykovy univerzity, 2013

Centrum interaktivních a multimediálních studijních opor pro inovaci výuky a efektivní učení | CZ.1.07/2.2.00/28.0041

Nahoru