шестнадцать и т. д. Такая схема роста называется экспоненциальным ростом, и в чем-то она похожа на схему роста процентов капитала, при котором полученные за определенный период проценты включаются в общую сумму и учитываются при исчислении последующих процентов. (В случае с бактериями «процентные ставки» настолько велики, что дости-

172

гают 100% за полчаса.) Несколько бактерий могут дать неисчислимое потомство, и их рост прекратится, когда в среде исчерпаются питательные вещества, кончится кислород или накопится слишком много отходов.

Питательная смесь агар (вещество, получаемое из водорослей и применяемое, в частности, как уплотнитель для мороженого) при остывании приобретает студенистую консистенцию, и на такой плотной основе легко выращивать и изучать бактерии. При помощи стерильной пипетки или проволочной петли на поверхность агара наносят бактерии и распределяют их стерильной стеклянной палочкой. Эта процедура называется посевом бактерий. Каждая клетка растет и размножается там, куда ее поместили, поэтому все дочерние клетки концентрируются в одном месте. Через некоторое время клеток становится так много, что появляются видимые колонии (рис. 7.2) определенного цвета и фор-

Рис. 7.2. Если раствор с бактериями нанести на поверхность питательной среды в чашке Петр

Рис. 7.2. Если раствор с бактериями нанести на поверхность питательной среды в чашке Петри, то каждая клетка вырастет в заметную для глаза колонию и образует клон

бактерий

173

мы. По форме и цвету колоний можно опознавать разные бактерии и изучать их свойства. Каждая колония называется также клоном. Этот термин, который в современной молекулярной генетике приобрел специфические значения, обозначает прежде всего группу особей или клеток, произошедших от общего предка путем бесполого размножения. Земляника, например, может размножаться посредством отростков, которые пускают корни, и все получившиеся растения — это тоже клон. Отдельные клетки многих видов растений и животных можно выращивать также в чашках с питательной средой, где они в течение некоторого времени растут и делятся. Популяция клеток, полученных подобным способом от одной единственной клетки, также образует клон.

Первые шаги

В 1928 году Фредерик Гриффит обнаружил, что вещество умерших клеток одного штамма бактерий может переносить свои характеристики живым клеткам другого штамма. Например, было известно, что штамм IIIS

Генетика / Бартон Гуттман, Энтони Гриффитс, Дэвид Сузуки, Тара Куллис. — М.: ФАИР-

ПРЕСС, 2004. — 448 с: ил.

бактерий Diplococcus pneumoniae может вызывать летальную пневмонию у мышей, тогда как штамм IIIR относительно безвреден. Гриффит нагрел раствор с клетками IIIS до высокой температуры, тем самым убив их, и перемешал остатки клеток с живыми клетками IHR, после чего ввел мышам полученную смесь. Мыши погибли. По всей видимости, живые клетки вобрали в себя из мертвых клеток какой-то материал, который трансформировал их и передал им характеристики штамма HIS. В 1944 году Освальд Т. Эйвери и его коллеги по

174

Центру Рокфеллера в Нью-Йорке на опытах доказали, что трансформирующим фактором служит ДНК. Они разрушали белки и другие вещества клеток, но трансформация при этом продолжалась, но когда они разрушили ДНК, трансформация прекратилась.

Так был сделан первый важный шаг в исследовании генетического материала — его отождествили с нуклеиновой кислотой. Правда, подобные опыты ученую общественность особо не убеждали. Они расходились с данными, согласно которым молекула ДНК относительно проста по своей структуре. Многие биологи считали, что сложную генетическую информацию могут передавать только белки, имеющие сложную структуру, и это убеждение помешало им признать результаты опытов. Более убедительное подтверждение было получено в 1952 году в результате классического эксперимента иного рода.

Вирусы

В отличие от организмов, состоящих из одной или нескольких клеток, существуют особые биологические неклеточные образования, способные размножаться только внутри живой клетки. Такие частицы называются вирусами.

Еще древние римляне знали, что некоторые заболевания могут передаваться людям от животных, и слово virus по-латыни означает «яд». Болезни, передаваемые ядами, назывались вирулентными. Конечно, римляне не могли разглядеть невооруженным глазом, что именно вызывает болезни, и, на их взгляд, химические отравления (вроде ботулизма), инфекци-

Продолжение на след. странице

175

онные бактериальные болезни (вроде тифа) или вирусные заболевания (вроде полиомиелита) были одинаковы. В эпоху Возрождения болезни делили на заразные и незаразные, причем словом «вирус» обозначали заразные болезни. В XIX веке после опытов Пастера ученые узнали о существовании бактерий, которых они назвали «вирусами болезней». Но к началу ХХ века выяснилось, что многие заболевания вызывают какие-то неизвестные агенты, которых невозможно выращивать в питательном растворе подобно бактериям и которые настолько малы, что проходят через все фильтры для бактерий. Поэтому словом «вирус» (поначалу «фильтрующийся вирус») стали называть именно такие частицы. С внедрением в научный обиход электронного микроскопа стало возможно изучать строение вирусов во всех подробностях.

В 1915 году Фредерик Творт обнаружил, что поверхность чашек с бактериями (Micrococcus) часто становится водянистой или стекловидной. На таких участках поверхности уже не было живых бактерий, но зато содержался некий фактор, поражавший другие бактерии. Открытие Творта не вызвало особого интереса биологов, но в 1917 году Феликс Д'Эрелль сообщил о «невидимых микробных антагонистах дизентерийных бацилл». Позже он написал о том, что в 1910 году при изучении бактерий, вызывающих диарею у мексиканской саранчи, он пришел к мысли, что и у бактерий бывают свои «заболевания». В толстом слое бактериальной культуры можно было разглядеть участки с мертвыми бактериями. Такое наблюдение убедило его, что с бактериями можно бороться при помощи бактериальных вирусов. В 1915 году он решил найти вирусы, убивающие дизентерийные бактерии Shigella. Свое открытие Творт описывал следующим образом:

«На следующее утро, открыв инкубатор, я испытал одно из тех редких мгновений сильного

176

душевного подъема, которые вознаграждают исследователя за все невзгоды: с первого взгляда я заметил, что бульон с культурой, который накануне ночью был мутным, стал ясным и чистым; все бактерии исчезли, растворились, словно сахар в воде. Там, где я сделал мазки на агаре, не было заметно роста, и душевное волнение я испытал в тот момент, когда понял:

Генетика / Бартон Гуттман, Энтони Гриффитс, Дэвид Сузуки, Тара Куллис. — М.: ФАИР-

ПРЕСС, 2004. — 448 с: ил.