Náttúrufræðingurinn - 1986, Blaðsíða 37

Guðmundur Eggertsson:
Erfðarannsóknir og örverur
Margar af merkustu uppgötvunum
erfðavísindanna á síðustu fjórum ára-
tugum má rekja til rannsókna á örver-
um, einkum bakteríum, veirum og
sveppum. í þessari grein fjalla ég aðal-
lega um rannsóknir á erfðum baktería.
Eftir inngangsorð um upphaf rann-
sókna á erfðum örvera lýsi ég bygg-
ingu og starfsemi bakteríufrumna og
segi frá aðferðum sem notaðar hafa
verið til þess að kanna erfðir þeirra.
Loks ræði ég um aðferðir til að ein-
angra einstaka erfðavísa eða gen og
fer nokkrum orðum um hagnýtingu
baktería til framleiðslu á verðmætum
lífefnum.
ERFÐIR SVEPPA
Á fyrstu fjórum áratugum þessarar
aldar urðu stórstígar framfarir í erfða-
rannsóknum. Erfðalögmál þau sem
Gregor Mendel hafði kunngert árið
1864 voru staðfest með margvíslegum
tilraunum á dýrum og plöntum. Sýnt
var fram á að erfðavísarnir eða genin,
sem ráða arfgengum eiginleikum líf-
vera, eru hluti af hinuin þráðlaga litn-
ingum sem frumulíffræðingar höfðu
fyrir löngu greint í frumukjarnanum.
Hegðun litninga við frumuskiptingar
og kynæxlun reyndist vera í ágætu
samræmi við arfgengi genanna sam-
kvæmt lögmálum Mendels. Menn
vissu að gen geta tekið breytingum, og
aðferðir voru þróaðar til að ákvarða
röð þeirra á litningum. Ljóst var að í
litningi getur verið mikill fjöldi gena.
Helstu tilraunalífverur erfðafræðinga
á þessum árurn voru bananaflugur og
maísplöntur. Bananaflugur hafa átta
litninga í líkamsfrumum sínum en
maísplöntur tuttugu.
En þrátt fyrir ágætan árangur erfða-
fræðinga á þessum árum voru rniklar
gloppur í þekkingu þeirra á genum og
litningum. Efnasamsetning genanna
var óþekkt og ekki gátu menn gert sér
grein fyrir því hvernig genin megnuðu
að ráða eiginleikum frumna og lífvera.
Slík var staða erfðafræðinnar í lok
fjórða áratugarins þegar Bandaríkja-
mennirnir George Beadle og Edward
Tatum hófu rannsóknir á erfðum
sveppsins Neurospora crassa. Þessi
smágerði bleiki brauðsveppur æxlast
með kynæxlun og hentar prýðilega
bæði til erfðafræðilegra og lífefna-
fræðilegra rannsókna. Mjög auðvelt er
að rækta þennan svepp, því hann þarf
ekki annað sér til viðurværis en sykur,
ólífræn sölt og eitt vítamín. Úr þessum
einföldu næringarefnum getur hann
búið til fjölskrúðugt safn lífrænna
efnasambanda. Þeir Beadle og Tatum
framkölluðu stökkbreytingar í erfða-
efni sveppsins og tókst að finna fjölda
afbrigða eða stökkbrigða sem hvert
um sig hafði glatað hæfileikanum til að
búa til ákveðna lífræna smásameind.
Slík stökkbrigði geta einungis vaxið
þegar sameindinni sem þau vanhagar
um er bætt í æti þeirra. Sameindirnar,
sem stökkbreytingar gera þannig að
Náttúrufræðingurinn 56 (1), bls. 31-42, 1985
31