Cтраница 2
С тех пор как стало возможным проводить для нейроспоры тетрадный анализ, можно совершенно четко продемонстрировать, что одновременно с типом () не возникает ни одного типа таких двойных мутантов; поэтому Митчелл пришла к заключению, что гетерозигота между двумя мутантными типами образует тип () не путем перекреста, а каким-то иным способом. Этот неизвестный способ был назван конверсией гена. Другие исследователи предпочитают применять термин трансмутация. [16]
Если многочисленные химические реакции, с помощью которых нейроспора создает из имеющегося в ее распоряжении сырья свою протоплазму, управляются ферментами и если белковая часть этих ферментов копируется с генов, то, значит, можно получить штаммы с определенными нарушениями обмена, вызвав мутации этих генов. Другими словами, можно обнаружить, как гены действуют, если повредить некоторые из них. [17]
Наиболее поразительные случаи обратных мутаций изучены у плесневого гриба нейроспоры и других микроорганизмов. [18]
Для экспериментального изучения этой проблемы пользуются плесневым грибом - нейроспорой. В ряде опытов были получены мутантные штаммы нейроспоры, у которых с помощью ультрафиолетовых лучей было выбито по одному гену. Отсутствие одного гена приводило к тому, что плесень утрачивала способность синтезировать то или иное питательное вещество. Это доказывает, что молекулы, передающие наследственные признаки, непосредственно связаны с образованием ферментов. Недавно было показано, что у штамма нейроспоры, лишенного одного гена, действительно отсутствует фермент, который можно выделить из штаммов с полным набором генов. [19]
Воздействуя на бактерии мутагенными факторами, можно получить мутантные штаммы, чрезвычайно сходные с мутантами нейроспоры. Это сходство почти окончательно доказывает, что бактериальные гены в функциональном отношении напоминают гены грибов. [20]
Гипотезу о том, что гены управляют ферментами и обменом, можно проверить в опытах на нейроспоре. Для этого бесполые споры облучают рентгеновыми лучами или подвергают воздействию других мутагенных факторов. После половой стадии цикла развития потомки мутировавших генов обнаруживаются в половых спорах. Их выращивают отдельно, и развивающуюся из них плесень испытывают на способность синтезировать молекулы, из которых она строит самое себя, свой организм. Постановка такого опыта представлена на фиг. [21]
Прежде чем покончить с проблемой природы гена, следует упомянуть о явлении, которое четко установлено для нейроспоры, дрожжевых грибов и бактерий и которое, как оказалось, в некоторых случаях наблюдается и у цветковых растений. [22]
Предположение о том, что гены управляют образованием гигантских белковых молекул, было проверено в опытах на нейроспоре. Этот гриб имеет много преимуществ в качестве объекта при изучении функции генов. Цикл развития у него достаточно короток и занимает всего 10 дней от одного полового поколения до другого. Кроме того, гриб хорошо размножается с помощью бесполых спор. Благодаря этому любой его штамм можно размножить в миллион раз в течение нескольких дней без генетических изменений. [23]
Весьма значительная дифференциация сложных генов установлена у бактериофагов; другие прекрасные примеры такой дифференциации описаны для Aspergillus, нейроспоры и дрожжевых грибов. Число подобных примеров, обнаруженных у высших организмов, более ограничено. Некоторые из них ( у дрозофилы и мышей) уже были описаны. [24]
Изучая обмен веществ у многочисленных индуцированных мутантов, удалось в значительной степени выяснить, какие процессы протекают на разных фазах роста у нормальных особей нейроспоры. Минимальная среда, необходимая для нейроспоры, состоит из воды, некоторых неорганических кислот и солей, какого-либо источника энергии и углерода ( например, глюкозы), источника азота ( например, нитрат аммония) и единственного витамина, так называемого биотина. [25]
Оказалось, что и для бактериального объекта ход рассуждений будет тем же; следовательно, у бактерий существует такая же связь между генами и ферментами, как и у нейроспоры. Оказалось, что время проникновения, измеренное просто по времени физического контакта клеток, соответствует времени появления маркеров в клетке-реципиенте и количеству меченной Р32 ДНК, переносимой из клетки-донора в клетку-реципиент. [26]
После воздействия большой дозой ультрафиолетовых лучей примерно две половые споры на каждые сто испытанных несут в себе аномальные формы тех генов, которые управляют синтезом незаменимых веществ. Какой-либо штамм нейроспоры может, например, потерять способность синтезировать один из витаминов группы В - пантотеновую кислоту. [27]
Изучая обмен веществ у многочисленных индуцированных мутантов, удалось в значительной степени выяснить, какие процессы протекают на разных фазах роста у нормальных особей нейроспоры. Минимальная среда, необходимая для нейроспоры, состоит из воды, некоторых неорганических кислот и солей, какого-либо источника энергии и углерода ( например, глюкозы), источника азота ( например, нитрат аммония) и единственного витамина, так называемого биотина. [28]
Для экспериментального изучения этой проблемы пользуются плесневым грибом - нейроспорой. В ряде опытов были получены мутантные штаммы нейроспоры, у которых с помощью ультрафиолетовых лучей было выбито по одному гену. Отсутствие одного гена приводило к тому, что плесень утрачивала способность синтезировать то или иное питательное вещество. Это доказывает, что молекулы, передающие наследственные признаки, непосредственно связаны с образованием ферментов. Недавно было показано, что у штамма нейроспоры, лишенного одного гена, действительно отсутствует фермент, который можно выделить из штаммов с полным набором генов. [29]
Такое блокирование отдельных этапов в цепи синтеза представлено на фиг. Эта схема основана не только на результатах исследований нейроспоры и других грибов, но и на изучении позвоночных, насекомых, высших растений и бактерий. Подобное сходство некоторых основных биохимических процессов у очень сильно различающихся организмов позволяет создать для них некую общую схему и показать, что одни и те же этапы синтеза имеют место у многих из этих организмов. [30]