Особенности генетики микроорганизмов: изучение бактерий и микробиологические генетические исследования

Особенности генетики микроорганизмов

Генетика микроорганизмов как наука

До определенного времени ученые полагали, что у микроорганизмов нет ядерного аппарата. Такое мнение бытовало приблизительно до 30-х 20 века. По этой причине не изучались и вопросы наследственности и изменчивости микроорганизмов.

Изобретение электронного микроскопа стало поворотной точкой в изучении микроорганизмов. А в целом появление этого инструмента позволило увидеть субмикроскопическую структуру клетки.

Начало 40-х годов связано с тем, что ученые-генетики обратили пристальное внимание на микроорганизмы. Полноценными объектами микроскопических исследований стали бактерии, вирусы и микроскопические грибы. Появляется даже целая отрасль микробиологии, которая получила название генетики микроорганизмов.

Отличительная характеристика микроорганизмов — наличие гаплоидного набора хромосом или кольцевая молекула ДНК. За счет этого обеспечивается возможность мутаций уже в первом поколении потомков.

Начало микробиологических генетических исследований

Изучение субмикроскопической структуры клеток микроорганизмов позволило решить множество проблем генетики. Первым доказательством, что молекула ДНК является материальным носителем наследственности, стали результаты опытов американских ученых-генетиков О. Т. Эйвери, К. Мак-Леод и М. Маккарти. Они проводили опыты на пневмококках, а в частности на хлебной плесени. Ученые сформулировали положение, что синтез одной полипептидной цепи (одного белка) программирует один ген.

Новый всплеск изучения микроорганизмов с точки зрения генетики случился после доказательства универсальности закономерностей мутационного процесса на примере кишечной палочки. Этим занимались американские микробиологи С. Лурия и М. Дельброк. Они сделали вывод, что бактерии подчиняются мутационным закономерностям.

Это принцип получил название клонального анализа. В его основе лежит тщательное исследование потомства одной клетки, которая становится родоначальницей клона.

Изучение бактерий

Большие исследования провели американские генетики Джошуа и Эстер Ледерберги. Они доказали, что мутации у бактерий возникают вне зависимости от условий их культивирования.

Также учеными был разработан метод отпечатков, позволяющий сильно упростить приемы отбора микроорганизмов с необходимыми свойствами для последующих изучений. В больших популяциях клеток бактерий наблюдаются неупорядоченные (спонтанные) мутации — к такому выводу пришли ученые.

В 1946 году появилось доказательство того, что бактериям свойственен половой процесс. Также были открыты такие явления как конъюгация хромосом и рекомбинация генов, перенос генетической информации от одной бактериальной клетки к другой с помощью бактериофага.

Синтез того или иного белка зависит от того, с какого нуклеотида начался этот процесс считывания.

Изучение фагов

В процессе изучения особенностей взаимоотношений между бактериями и бактериофагами, американским ученым удалось открыть трансдукцию и рекомбинацию у фагов.

Все перечисленное выше позволило заниматься изучением вопросом наследственности на уровне молекул — т. н. молекулярный уровень организации материи.

Немецкие микробиологи изучали молекулу РНК. Каждая группа микроорганизмов получила свою методику исследования.

Генетика грибов и водорослей

Половой процесс низших грибов и водорослей отличается от полового процесса прочих организмов. Изучение этих групп организмов привело к разработке нового метода — тетрадного анализа.

В ходе исследования этих организмов ученые занимались разработкой методики объединения ядер генетически различных штаммов микроорганизмов.

В дальнейшем с помощью этих методов ученые смогут:

• вывести организмы с определенными качествами;
• разработать новые поколения антибиотиков и биологически активных веществ;
• бороться с многочисленными заболеваниями растений, животных и людей.

Тем не менее генная инженерия требует к себе основательного и осторожного подхода. Пока еще не совсем понятно, какие могут появиться в природе и в человеческом организме генетически модифицированные организмы.

Генетика микроорганизмов как наука, специфика исследований в микробиологии