Эксперимент Эвери, Маклеода и Маккарти

Эксперимент Освальда Эвери, Колина Маклауда и Маклина Маккарти (англ. Oswald Avery, Colin MacLeod, Maclyn McCarty), произведённый в 1944 году, доказал, что веществом, вызывающим трансформацию бактерий, является ДНК. Это явилось первым материальным доказательством роли ДНК в наследственности.

Эксперимент Эвери, Маклауда и Маккарти стал кульминацией исследований, начатых экспериментом Гриффита в 1928 году и проводившихся в Рокфеллеровском институте медицинских исследований в 1930-х — 1940-х годах. В эксперименте Гриффита убитые пневмококки (Streptococcus pneumoniae) вирулентного штамма III-S, введенные с живыми невирулентными пневмококками штамма II-R, вызывали инфекцию типа III-S.

В статье, опубликованной в феврале 1944 года в Журнале экспериментальной медицины (англ. Journal of Experimental Medicine), Эвери с соавторами показал, что ДНК, но не белки являлись веществом, определяющим наследственность у бактерий.

Предыстория

После разработки метода серологического типирования медики получили возможность определять принадлежность бактерий к тому или иному штамму. Человек или животное, в организм которого попадает определенный штамм бактерий, в результате иммунного ответа образует антитела, специфически реагирующие с антигенами на поверхности этих бактерий. Содержащая антитела сыворотка крови может быть выделена и использована для тестирования разных штаммов. Антитела реагируют только с бактериями того типа, который использовался при иммунизации. Штаммы пневмококка были впервые описаны и типированы немецким бактериологом Фридрихом Нойфельдом (нем. Fred Neufeld). До исследований Гриффита бактериологи полагали, что штаммы не изменяются от поколения к поколению.

В эксперименте Гриффита, результаты которого были опубликованы в 1928 году[nobr/], было установлено, что какой-то «трансформирующий агент» заставляет пневмококков превращаться из одного штамма в другой. Гриффит, британский офицер, медик, многие годы занимался серологическим типированием пневмонии. Гриффит предполагал, что штаммы, склонные к вирулентности и невирулентные штаммы превращаются друг в друга (но не предполагал, что разные штаммы могут одновременно заражать один организм). Проверяя данную возможность, Гриффит показал, что трансформация может происходить в случае, когда мышей иммунизировали убитыми бактериям вирулентного штамма и живыми бактериями невирулентного штамма. Позднее из умерших мышей были выделены живые бактерии вирулентного штамма

Данные, полученные Гриффитом, позднее были подтверждены Нойфельдом в Институте Коха и Мартином Досоном (англ. Martin H. Dawson) в Рокфеллеровском институте Учёные Рокфеллеровского института продолжили изучение трансформации в последующие годы. Совместно с Ричардом Сиа Досон разработал метод трансформации клеток бактерий in vitro (эксперимент Гриффита был сделан в условиях in vivo. После отъезда Досона в 1930 году, Джеймс Эллоуэй (англ. James Alloway) предпринял попытки продолжить исследования Гриффита и к 1933 году получил водный экстракт трансформирующего агента. Колин Маклауд работал над очисткой этих растворов с 1934 по 1937 год. Исследования были продолжены в 1940 году и завершены Маклином Маккарти.

Эксперимент

Пневмококки в норме образуют гладкие (то есть крупные, с ровной поверхностью) колонии и имеют полисахаридную капсулу, компоненты которой и запускают образование антител.

В ходе эксперимента пневмококки, образующие гладкие колонии, были убиты нагреванием, и из них был извлечён компонент, растворимый в водно-солевом растворе. Белки были осаждены хлороформом, а полисахаридные капсулы, обусловливающие антигенные свойства бактерий, гидролизованы специфичным ферментом. Для подтверждения полного гидролиза капсул, была проведена процедура иммунопреципитации специфическими антителами. После разделения в спирте из полученной активной фракции были выделены волокнистые тяжи.

Химический анализ показал, что соотношение углерода, водорода, азота и фосфора в полученном осадке соответствует соотношению этих же элементов в молекуле ДНК. Для подтверждения того, что действующим началом трансформации является именно ДНК, но не РНК, белки или другие компоненты клетки, Эвери с сотрудниками обработали смесь трипсином, химотрипсином, рибонуклеазой, но эта обработка никак не влияла на трансформирующие свойства. Лишь обработка ДНКазой приводила к разрушению трансформирующего начала. Таким образом было установлено, что действующим началом бактериальной трансформации является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК).

Литература

• (2004) «Early responses to Avery et al.'s paper on DNA as hereditary material». Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 34: 207–232. DOI:10.1525/hsps.2004.34.2.207. (англ.)
• Fruton, Joseph S. Proteins, enzymes, genes: the interplay of chemistry and biology. — New Haven, Conn: Yale University Press, 1999. — ISBN 0-300-07608-8. (англ.)
• Matthew Cobb; Morange, Michel. A history of molecular biology. — Cambridge: Harvard University Press, 1998. — ISBN 0-674-00169-9. (англ.)
• Lehrer, Steven. [books.google.com/books?id=iwDn7ubDO2kC Explorers of the Body: Dramatic Breakthroughs in Medicine from Ancient Times to Modern Science]. — United States: iUniverse, 2006. — ISBN 0-595-40731-5. (англ.)
• Lederberg J (February 1994). «[www.genetics.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=8150273 The transformation of genetics by DNA: an anniversary celebration of Avery, MacLeod and McCarty (1944)]». Genetics 136 (2): 423–6. PMID 8150273. (англ.)
• McCarty, Maclyn. The transforming principle: discovering that genes are made of DNA. — New York: Norton, 1986. — ISBN 0-393-30450-7. (англ.)

Отрывок, характеризующий Эксперимент Эвери, Маклеода и Маккарти

Кутузов чрез своего лазутчика получил 1 го ноября известие, ставившее командуемую им армию почти в безвыходное положение. Лазутчик доносил, что французы в огромных силах, перейдя венский мост, направились на путь сообщения Кутузова с войсками, шедшими из России. Ежели бы Кутузов решился оставаться в Кремсе, то полуторастатысячная армия Наполеона отрезала бы его от всех сообщений, окружила бы его сорокатысячную изнуренную армию, и он находился бы в положении Мака под Ульмом. Ежели бы Кутузов решился оставить дорогу, ведшую на сообщения с войсками из России, то он должен был вступить без дороги в неизвестные края Богемских
гор, защищаясь от превосходного силами неприятеля, и оставить всякую надежду на сообщение с Буксгевденом. Ежели бы Кутузов решился отступать по дороге из Кремса в Ольмюц на соединение с войсками из России, то он рисковал быть предупрежденным на этой дороге французами, перешедшими мост в Вене, и таким образом быть принужденным принять сражение на походе, со всеми тяжестями и обозами, и имея дело с неприятелем, втрое превосходившим его и окружавшим его с двух сторон.
Кутузов избрал этот последний выход.
Французы, как доносил лазутчик, перейдя мост в Вене, усиленным маршем шли на Цнайм, лежавший на пути отступления Кутузова, впереди его более чем на сто верст. Достигнуть Цнайма прежде французов – значило получить большую надежду на спасение армии; дать французам предупредить себя в Цнайме – значило наверное подвергнуть всю армию позору, подобному ульмскому, или общей гибели. Но предупредить французов со всею армией было невозможно. Дорога французов от Вены до Цнайма была короче и лучше, чем дорога русских от Кремса до Цнайма.
В ночь получения известия Кутузов послал четырехтысячный авангард Багратиона направо горами с кремско цнаймской дороги на венско цнаймскую. Багратион должен был пройти без отдыха этот переход, остановиться лицом к Вене и задом к Цнайму, и ежели бы ему удалось предупредить французов, то он должен был задерживать их, сколько мог. Сам же Кутузов со всеми тяжестями тронулся к Цнайму.
Пройдя с голодными, разутыми солдатами, без дороги, по горам, в бурную ночь сорок пять верст, растеряв третью часть отсталыми, Багратион вышел в Голлабрун на венско цнаймскую дорогу несколькими часами прежде французов, подходивших к Голлабруну из Вены. Кутузову надо было итти еще целые сутки с своими обозами, чтобы достигнуть Цнайма, и потому, чтобы спасти армию, Багратион должен был с четырьмя тысячами голодных, измученных солдат удерживать в продолжение суток всю неприятельскую армию, встретившуюся с ним в Голлабруне, что было, очевидно, невозможно. Но странная судьба сделала невозможное возможным. Успех того обмана, который без боя отдал венский мост в руки французов, побудил Мюрата пытаться обмануть так же и Кутузова. Мюрат, встретив слабый отряд Багратиона на цнаймской дороге, подумал, что это была вся армия Кутузова. Чтобы несомненно раздавить эту армию, он поджидал отставшие по дороге из Вены войска и с этою целью предложил перемирие на три дня, с условием, чтобы те и другие войска не изменяли своих положений и не трогались с места. Мюрат уверял, что уже идут переговоры о мире и что потому, избегая бесполезного пролития крови, он предлагает перемирие. Австрийский генерал граф Ностиц, стоявший на аванпостах, поверил словам парламентера Мюрата и отступил, открыв отряд Багратиона. Другой парламентер поехал в русскую цепь объявить то же известие о мирных переговорах и предложить перемирие русским войскам на три дня. Багратион отвечал, что он не может принимать или не принимать перемирия, и с донесением о сделанном ему предложении послал к Кутузову своего адъютанта.
Перемирие для Кутузова было единственным средством выиграть время, дать отдохнуть измученному отряду Багратиона и пропустить обозы и тяжести (движение которых было скрыто от французов), хотя один лишний переход до Цнайма. Предложение перемирия давало единственную и неожиданную возможность спасти армию. Получив это известие, Кутузов немедленно послал состоявшего при нем генерал адъютанта Винценгероде в неприятельский лагерь. Винценгероде должен был не только принять перемирие, но и предложить условия капитуляции, а между тем Кутузов послал своих адъютантов назад торопить сколь возможно движение обозов всей армии по кремско цнаймской дороге. Измученный, голодный отряд Багратиона один должен был, прикрывая собой это движение обозов и всей армии, неподвижно оставаться перед неприятелем в восемь раз сильнейшим.
Ожидания Кутузова сбылись как относительно того, что предложения капитуляции, ни к чему не обязывающие, могли дать время пройти некоторой части обозов, так и относительно того, что ошибка Мюрата должна была открыться очень скоро. Как только Бонапарте, находившийся в Шенбрунне, в 25 верстах от Голлабруна, получил донесение Мюрата и проект перемирия и капитуляции, он увидел обман и написал следующее письмо к Мюрату:
Au prince Murat. Schoenbrunn, 25 brumaire en 1805 a huit heures du matin.
«II m'est impossible de trouver des termes pour vous exprimer mon mecontentement. Vous ne commandez que mon avant garde et vous n'avez pas le droit de faire d'armistice sans mon ordre. Vous me faites perdre le fruit d'une campagne. Rompez l'armistice sur le champ et Mariechez a l'ennemi. Vous lui ferez declarer,que le general qui a signe cette capitulation, n'avait pas le droit de le faire, qu'il n'y a que l'Empereur de Russie qui ait ce droit.
«Toutes les fois cependant que l'Empereur de Russie ratifierait la dite convention, je la ratifierai; mais ce n'est qu'une ruse.Mariechez, detruisez l'armee russe… vous etes en position de prendre son bagage et son artiller.
«L'aide de camp de l'Empereur de Russie est un… Les officiers ne sont rien quand ils n'ont pas de pouvoirs: celui ci n'en avait point… Les Autrichiens se sont laisse jouer pour le passage du pont de Vienne, vous vous laissez jouer par un aide de camp de l'Empereur. Napoleon».
[Принцу Мюрату. Шенбрюнн, 25 брюмера 1805 г. 8 часов утра.
Я не могу найти слов чтоб выразить вам мое неудовольствие. Вы командуете только моим авангардом и не имеете права делать перемирие без моего приказания. Вы заставляете меня потерять плоды целой кампании. Немедленно разорвите перемирие и идите против неприятеля. Вы объявите ему, что генерал, подписавший эту капитуляцию, не имел на это права, и никто не имеет, исключая лишь российского императора.
Впрочем, если российский император согласится на упомянутое условие, я тоже соглашусь; но это не что иное, как хитрость. Идите, уничтожьте русскую армию… Вы можете взять ее обозы и ее артиллерию.
Генерал адъютант российского императора обманщик… Офицеры ничего не значат, когда не имеют власти полномочия; он также не имеет его… Австрийцы дали себя обмануть при переходе венского моста, а вы даете себя обмануть адъютантам императора.
Наполеон.]
Адъютант Бонапарте во всю прыть лошади скакал с этим грозным письмом к Мюрату. Сам Бонапарте, не доверяя своим генералам, со всею гвардией двигался к полю сражения, боясь упустить готовую жертву, а 4.000 ный отряд Багратиона, весело раскладывая костры, сушился, обогревался, варил в первый раз после трех дней кашу, и никто из людей отряда не знал и не думал о том, что предстояло ему.