Trasformazione batterica

Nel 1928, il batteriologo Frederick Griffith lavorò su un vaccino per la polmonite, che è causato dai batteri Streptococcus pneumoniae. Griffith ha studiato due ceppi di polmonite nei topi: uno patogeno e uno non patogeno. Solo il ceppo patogeno ha ucciso i topi ospiti.

Griffith fece una scoperta inaspettata quando uccise il ceppo patogeno e mischiò i suoi resti con il ceppo vivo e non patogeno. Non solo la miscela ha ucciso i topi ospiti, ma conteneva anche batteri patogeni viventi che producevano prole patogena. Griffith concluse che il ceppo non patogeno ricevette qualcosa dal ceppo patogeno morto che lo trasformò nel ceppo patogeno; lo ha definito il principio di trasformazione.

Al tempo degli studi di Griffith, c’era un acceso dibattito sull’identità del materiale genetico. Molte prime evidenze implicavano le proteine come molecole ereditarie. Gli esperimenti di Griffith sulla trasformazione batterica hanno fornito alcuni dei primi dati che dimostrano che il DNA è il materiale genetico.

I batteri incorporano il DNA esterno attraverso la trasformazione. La trasformazione avviene naturalmente, ma è anche indotta nei laboratori, spesso a clonare il DNA. Per clonare un gene specifico, gli scienziati possono inserire il gene in un plasmide, una molecola di DNA circolare in grado di replicarsi in modo indipendente. Il plasmide spesso contiene un gene di resistenza agli antibiotici. I batteri assumono il plasmide attraverso la trasformazione. Gli scienziati espongono quindi i batteri agli antibiotici. Le colonie batteriche sopravvissute dovrebbero contenere il plasmico perché il plasmide contiene un gene di resistenza agli antibiotici. L’analisi del DNA può confermare la presenza del gene nel plasmico. Le colonie batteriche con il gene desiderato si propagano e possono essere utilizzate per produrre più plasmidi o proteine.

Perché i batteri dovrebbero prendere nel DNA estraneo? A differenza degli organismi che riproducono sessualmente, i batteri essenzialmente si clonano. Questo metodo riproduttivo, chiamato fissione binaria, offre poche opportunità di variazione genetica. Sebbene le mutazioni introducano una certa diversità, molte mutazioni sono dannose. La condivisione dei geni attraverso la trasformazione, così come la coniugazione e la trasduzione, permette ai procarioti di evolversi.