Арбитр в споре

Жизнь - собрание парадоксов. Так думал англичанин Оскар Уайльд, и в этом есть доля истины. В истории науки не раз бывали моменты, когда на помощь приходил парадокс: удача рождалась из неудачи. Многие большие открытия обязаны своим появлением отрицательным результатам опытов. За примерами далеко ходить не надо.

Уже известные нам Жакоб и Вольман хотели раз и навсегда решить, где помещается наследуемый жилец клетки: в хромосоме или в протоплазме. Ведь если он окажется вне хромосомы, то тем самым будет подтвержден факт существования внеядерной наследственности.

В одном опыте оба партнера были лизогенны, в другом - оба не имели квартирантов-фагов, в третьем - бактерия-реципиент была лизогенна, бактерия-донор - нет, в четвертом... Собственно говоря, все неприятности начались с четвертого типа опытов, когда стали скрещивать лизогенных Hfr с нелизогенными F - кишечными палочками.

Результаты были удивительными. Судите сами. Частота образования некоторых гибридов вдруг так упала, как будто бы они вообще не подчинялись никаким законам генетики. Недоумевающие исследователи тщетно повторяли один опыт за другим - бой был неравным. Истина будто издевалась над ними, опрокидывая вверх дном все их предположения. Спасение принесла догадка одного из ученых.

"Если рекомбинантов меньше, чем обычно, - рассуждал он, - либо что-то их губит, либо не происходит процесс конъюгации".

Откинув второй довод как совершенно несостоятельный, ибо ничто не могло помешать скрещиванию двух партнеров, ученый задумался о другом. Губить рекомбинантов может только бактериофаг. В самом деле, ведь отец был лизогенен, то есть имел на своей хромосоме опасного квартиранта, в то же время защищающего его от других фагов. Теперь представим себе на минуту, что этот квартирант вместе с хромосомой попадает в тело нелизогенной, то есть не защищенной ничем бактерии. Что же происходит? Фаг начинает размножаться и губит ее...

Теперь - за дело. Подтвердит ли опыт эту гипотезу? Вот обремененные фагом бактерии Hfr скрещиваются с нелизогенными, а значит, чувствительными к фагу лямбда, "женскими" бактериями. Правда, тут пришлось ввести еще одну тонкость, без которой ничего нельзя было бы решить! Лизогенный по фагу лямбда микроб-отец Hfr был чувствителен к стрептомицину, а его нелизогенный партнер, бактерия-мать - устойчива. Через 20~40 минут в смеси стали искать микробов-гибридов. Как и следовало ожидать, гибридов не было, но фаг лямбда... На чашках со стрептомицином, куда посеяли опытную смесь, его оказалось в сотни раз больше, чем в исходном Hfr.

Откуда же взялось столько фага? Его могли производить только бактерии Hfr, а их число в смеси не увеличилось. Более того, на чашке они погибали (их "выкашивал" стрептомицин), а выживали только устойчивые к стрептомицину материнские клетки. Значит... значит, фаг лямбда размножился в клетках, попав в них вместе с хромосомой отца.

Эту мысль ученые проверили на другом опыте, поменяв характеристики бактерий. Выводы подтвердились.

Итак, гибриды от скрещивания лизогенного отца с нелизогенной матерью умирают, не успев родиться. Проникновение предшественника фага лямбда от отца смертельно для материнской клетки, и процесс оплодотворения кончается ее гибелью. Это - редчайшее чудо природы. Частота такого процесса (названного зиготной индукцией) колоссальна. До 50 процентов клеток - бактерии-отца Hfr несут в себе гибель.

Возможности эксперимента неизмеримо расширились. Этим способом удалось решить, могут ли проконъюгировать с одной материнской клеткой две отцовские. К нелизогенным бактериям К12 добавляли два вида отцовских бактерий, отличавшихся друг от друга свойствами носимых профагов-"жильцов". И что же? Материнская клетка продуцировала либо тот, либо другой тип фага. Видимо, конъюгация возможна лишь между двумя партнерами, но не между тремя.

Но это - мимоходом. Нам важно понять, как открытие зиготной индукции помогло решить спор между Ледербергом, Кавалли-Сфорца и Хейсом.

Как вы помните, двое ученых полагали, что в материнскую клетку попадает вся хромосома отца и лишь потом, после оплодотворения часть ее погибает. Хейс возражал против этого, думая, что в материнскую клетку с самого начала проникает какая-то часть хромосомы отца. Она и рекомбинируется с материнской.

Изучение зиготной индукции убедительнейшим образом подтвердило правильность концепции Хейса. Ведь если бы он был неправ, в тело бактерии-матери проникала вся хромосома лизогенного отца Hfr, а раз так, то с ней вместе столь же регулярно должны были бы попадать профаги лямбда, то есть почти все потомство от такого скрещивания погибло бы, сраженное невидимыми поселенцами.

А что происходит на самом деле? Ничего похожего. Погибает лишь часть гибридов, а все выжившие наследуют признаки, размещенные на том отрезке хромосомы отца, который ближе к месту TL, чем фаг лямбда. Ни один признак, находящийся на карте хромосомы за этим фагом, как правило, не наследуется. Более того, среди этих гибридов никогда не встретишь лизогенного. Если смесь, где происходит скрещивание бактерий, обработать ультрафиолетовыми лучами, то число бляшек не возрастает. Видимо, все профаги лямбда, перенесенные от лизогенных отцовских бактерий к материнским клеткам, немедленно переходят в активную форму и губят их. Все эти факты можно объяснить только гипотезой Хейса о частичном переносе хромосомы отца в материнскую бактерию.