Náttúrufræðingurinn - 1986, Page 42

efnisins er eitt af mörgu sem ber vitni
um háþróaða starfsemi bakteríufrum-
unnar. Hvor DNA-þráður litningsins
er settur saman úr um fjórum milljón-
um núkleótíða eða kirna, en það eru
byggingareiningar kjarnsýrunnar. For-
skriftin fyrir eitt meðalstórt prótín
tekur yfir um 1200 slíkar einingar. Ef
við notuðum einn bókstaf sem tákn
fyrir hvert kirni og rituðum 5000 bók-
stafi á blaðsíðu, myndu táknin fyrir
allt efni litningsins fylla 800 blaðsíður.
En slíka táknmálsrunu afritar bakterí-
an af næstum óbrigðulli nákvæmni við
hverja einustu frumuskiptingu.
Það fer ekki á milli mála, að hinum
margvíslegu störfum bakteríufrum-
unnar hlýtur að vera vel stjórnað. Það
er t. d. ekki nóg fyrir frumuna að geta
smíðað tvö eða þrjú þúsund tegundir
prótína, heldur þarf hún líka að geta
ráðið hve mikið er framleitt af hverri
prótíntegund hverju sinni. Þörfin fyrir
hinar ólíku prótíntegundir er mismikil
og er þar að auki oft háð breytingum á
umhverfi bakteríunnar. Ef bakterían
tæki ekki tillit til þessa myndi mikið
efni og orka fara til spillis. En bakt-
erían er ekki þekkt að bruðli með efni
eða orku.
TENGIÆXLUN
Margt af því sem nú hefur verð sagt
um bakteríur var óþekkt þegar rann-
sóknir á erfðum baktería hófust fyrir
alvöru á síðari hluta fjórða áratugar-
ins. Lýsing mín hefur að mestu verið
miðuð við tegundina Escherichia coli,
og það var einmitt þessi tegund sem
erfðafræðingar tóku nú til rannsóknar.
Þeir höfðu rannsóknirnar á sveppnum
Neurospora að bakhjarli, og reyndar
var það annar af brautryðjendum Neu-
rospora-rannsóknanna, Edward Tat-
um, sem ásamt nemanda sínum, Josh-
ua Lederberg, gerðist nú frumkvöðull
rannsókna á erfðum baktería.
Það fyrsta sem þeir félagar gerðu
var að framkalla stökkbreytingar í
ákveðnum stofni fyrrnefndrar bakt-
eríutegundar. Auðvelt reyndist að
finna stökkbreytingar sem komu í veg
fyrir að bakterían gæti myndað lífræn-
ar smásameindir, t. d. amínósýrur.
Áhrif slíkra stökkbreytinga á efna-
skipti reyndust ósköp svipuð í bakteríu
og sveppi. Fljótlega voru einangraðir
bakteríustofnar sem báru tvær eða
fleiri stökkbreytingar af þessu tagi.
Slíkir stofnar eru sagðir vera vanefna
(auxotrophic), en óstökkbreyttar
bakteríur, sem ekki þarfnast annars en
sykurs og ólífrænna salta, eru kallaðar
alefna (prototrophic).
Næsta skref rannsóknanna var að
kanna, hvort einhvers konar kynæxlun
eða flutningur á erfðaefni á milli bakt-
eríustofna gæti átt sér stað. í því skyni
var fyrst blandað saman ræktum af
tveimur ólíkum bakteríustofnum, sem
hvor um sig hafði tvær stökkbreyting-
ar. Allar höfðu þessar stökkbreytingar
ákveðna næringarþörf í för með sér,
en engar tvær þeirra höfðu sömu áhrif.
Óhætt var að gera ráð fyrir að þær
væru hver í sínu geni. Kannað var,
hvort í blöndu slíkra stofna gætu kom-
ið fram bakteríur sem eru lausar við
allar þessar stökkbreytingar og hinar
sérstöku næringarþarfir sem þeim
fylgja. Nú kom sér vel að hægt er að
rækta þessar bakteríur á hlaupkenndu
æti þar sem afkomendur einstakra
frumna dreifa sér ekki, heldur mynda
þyrpingar sem sjást vel með berum
augum (3. mynd). í blandaðri rækt
stökkbreyttra stofna voru hafðar um
100 milljónir frumna af hvorri gerð í
hverjum millilítra. Sýni var tekið úr
blöndunni og dreift á yfirborð ætis sem
ekki hafði önnur næringarefni en ólíf-
ræn sölt og þrúgusykur. Hvorugur
36