Back to chapter

13.13:

التحول البكتيري

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Bacterial Transformation

Languages

Share

التحول البكتيري هو إحدى العمليات حيث تتناول البكتيريا الحمض النووي الخارجي. أو الحمض النووي الناتج من مصادر خارج الخلية. يمكن لبعض البكتيريا الخضوع للتحول بشكل طبيعي.يمكن أيضاًأن يحدث التحول في البيئات المختبرية كجزء من عملية تناسل الحمض النووي. نقطة انطلاق مهمة لدراسة تسلسل ووظائف الجينات والبروتينات التي تشفرها. لحصول التحوّل يجب أن تكون البكتيريا مؤهلة.بمعنى إما أنها تمتلك الآلة الجزيئية لنقل جزء تقييد من الحمض النووي عبر جدار الخلية والغشاء الخلوي،أو يتم معالجتها كيميائياًلجعل جدران خلاياها نافدة للحمض النووي. في المختبر،تسلسل الحمض النووي المطلوب يتم إدخاله في بلازميد والذي هو قطعة دائرية من الحمض النووي. يحتوي البلازميد عادةًأيضاًعلى تسلسل مثل الجين المقاوم للمضادات الحيوية مما يسمح للعلماء معرفة التحولات،وهي البكتيريا التي تناولت البلازميد.يُضاف عدة نسخ من البلازميد إلى البكتيريا المؤهلة في وسط سائل. والصدمة الحرارية تجبر البكتيريا على تناول الحمض النووي. تُزرع البكتيريا بعد ذلك في منصة انتقاء والتي هي مصنوعة من مكونات تعزز نمو بعض البكتيريا،وتمنع نمو البكتيريا الأخرى.فقط البكتيريا التي كونت نسخ من البلازميد هي التي ستنجو على منصة الانتقاء،وستتكاثر مكونة مستوطنات،البقع المرئية من النمو البكتيري مشتقة من خلية واحدة.

13.13:

التحول البكتيري

في عام ١٩٢٨ ، عمل عالم البكتيريا فريدريك جريفيث على لقاح للالتهاب الرئوي ، الذي تسببه بكتيريا Streptococcus pneumoniae. درس جريفيث سلالتين من سلالات الالتهاب الرئوي في الفئران: أحدهما مُمْرِض والآخر غير مُمْرِض. فقط السلالة المسببة للأمراض قتلت الفئران المضيفة.

حقق جريفيث اكتشافاً غير متوقع عندما قتل السلالة الممرضة وخلط بقاؤها بالسلالة الحية غير المسببة للأمراض. لم يقتل الخليط الفئران المضيفة فحسب ، بل احتوى أيضاً على بكتيريا حية مسببة للأمراض أنتجت ذرية ممرضة. خلص جريفيث إلى أن السلالة غير المسببة للأمراض تلقت شيئاً من السلالة الممرضة الميتة التي حولتها إلى السلالة المسببة للأمراض. أطلق على هذا مبدأ التحول.

في وقت دراسات جريفيث ، كان هناك نقاش ساخن حول هوية المادة الجينية. أشارت الكثير من الأدلة المبكرة إلى أن البروتينات هي جزيئات وراثية. قدمت تجارب جريفيث حول التحول البكتيري بعضاً من أقدم البيانات التي تثبت أن الحمض النووي هو المادة الجينية.

تدمج البكتيريا الحمض النووي الخارجي من خلال التحول. يحدث التحول بشكل طبيعي ولكن يتم حثه أيضاً في المختبرات _ غالباً لاستنساخ الحمض النووي. لاستنساخ جين معين ، يمكن للعلماء إدخال الجين في البلازميد ، وهو جزيء من الحمض النووي دائري يمكنه التكاثر بشكل مستقل. غالباً ما يحتوي البلازميد على جين مقاوم للمضادات الحيوية. تأخذ البكتيريا البلازميد من خلال التحول. ثم يعرض العلماء البكتيريا للمضادات الحيوية. يجب أن تحتوي المستعمرات البكتيرية الباقية على البلازميد لأن البلازميد يحتوي على جين مقاوم للمضادات الحيوية. يمكن أن يؤكد تحليل الحمض النووي وجود الجين في البلازميد. تنتشر المستعمرات البكتيرية ذات الجين المطلوب ويمكن استخدامها لإنتاج المزيد من البلازميدات أو البروتينات.

لماذا تأخذ البكتيريا الحمض النووي الغريب؟ على عكس الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً ، فإن البكتيريا تستنسخ نفسها بشكل أساسي. هذه الطريقة التناسلية ، التي تسمى الانشطار الثنائي ، توفر فرصاً قليلة للتنوع الجيني. على الرغم من أن الطفرات تقدم بعض التنوع ، إلا أن العديد من الطفرات ضارة. تسمح مشاركة الجينات من خلال التحول ، وكذلك الاقتران والتنقل ، بتطور بدائيات النوى.

Suggested Reading

Lerminiaux, Nicole A., and Andrew D.s. Cameron. 2019. “Horizontal Transfer of Antibiotic Resistance Genes in Clinical Environments.” Canadian Journal of Microbiology 65 (1): 34–44. [Source]

Sieber, Karsten B., Robin E. Bromley, and Julie C. Dunning Hotopp. 2017. “Lateral Gene Transfer between Prokaryotes and Eukaryotes.” Experimental Cell Research 358 (2): 421–26. [Source]