У фагов есть гибриды

Итак, первый шаг по земле фаговых гибридов исследователи сделали, познакомившись с мутациями фага. Второй шаг открыл возможность размножения двух генетически родственных фагов в... одной бактерии. Между прочим, до 1945 года считали, что в бактериальной клетке может размножаться одна-единственная частица фага. В связи с этим даже поговаривали о каком-то ключевом ферменте, за обладание которым якобы сражаются фаги, проникшие в клетку. Эта гипотеза обладала многими достоинствами, за исключением одного: истинности. Логически безукоризненные опыты Дульбекко, Бейли и Херши смели гипотезу ключевого фермента, как ветер сметает пух с одуванчика.

Оказалось, что в одной клетке могут размножаться два и более близкородственных фага, причем их потомство получит признаки обоих родителей.

Так генетика ступила на таинственную землю бактериофагов-гибридов. Херши это доказал, например, в таком опыте: поселив в одной бактерии h- и r-мутантов фага Т2, он нашел среди потомков фагов-гибридов, унаследовавших скорость размножения (r) от одного родителя, а спектр активности (h) - от другого.

О, это были невиданные в науке диковинки. Ведь до сих пор считалось, что гибриды можно найти лишь у живых существ, имеющих половой процесс. Даже у бактерий, как вы помните, они долгое время отрицались, пока у них тоже не обнаружили этот способ размножения. Понятно, что мимо фагов-гибридов не смог бы пройти ни один из генетиков. И хотя Херши и Ратман не имели классического генетического образования, это не помешало им с головой погрузиться в новую проблему.

Появление на свет гибридных фагов означает, что в теле бактерии фаги-родители обмениваются между собой нитями ДНК. Эта мысль не давала ученым покоя. Ведь если в теле бактерии совершается генетическая рекомбинация ДНК фагов, то можно составить карту хромосомы фага. Так же, как это сделал в свое время Морган для дрозофил, а Ледерберг - для кишечной палочки. Для этого надо вычислить процент гибридов во всем потомстве двух фагов-"родителей". И исследователи начали опыты.

Условия скрещивания таковы. Смесь двух родительских фагов добавляют к жидкой культуре бактерии-хозяина в таком количестве, чтобы почти все бактерии были заражены обоими фагами. Это обеспечит смешанное заражение. Одну клетку должны поражать не менее 5 частиц каждого фага. И еще абсолютно необходимо, чтобы они начали размножаться синхронно, ведь фаг, проникший в клетку первым, занимает командные посты и не дает размножаться другому. Для синхронизации к инфицируемым бактериям добавляют цианид, который блокирует обмен веществ бактерии, и фаги не размножаются до тех пор, пока блокада эта не будет снята. Когда заражение закончено, "лишние" фаги удаляют центрифугированием, культуру разводят свежим бульоном и ставят в термостат, пока не произойдет лизис, то есть пока фаги не расправятся с клеткой.

Затем их высевают на чувствительные бактерии и выявляют наследование тех или иных родительских признаков.

Можно изучить также выход фагов из одной клетки. Для этого культуры (до лизиса, конечно) разводят так, чтобы в отдельную пробирку попало менее чем одна клетка. Когда растворение клетки закончено, содержимое каждой пробирки высевают отдельно и просматривают полученные стерильные пятна для изучения потомства каждой бактерии. Отношение числа гибридов ко всему потомству скрещивания, выраженное в процентах, показывает частоту рекомбинаций. При скрещивании в строго стандартных условиях эта величина постоянна.

Ученые выискали у фага Т2 большое число r-мутантов: r1, r2, r3 и т. д. и стали скрещивать их внутри тела кишечной палочки с h-мутантом того же фага. Среди потомков, "рожденных" от двух мутантов, оказались оба фага-"родителя" и два вида фагов-гибридов: дикий тип и двойные мутанты, у которых были изменены и скорость размножения, и круг хозяев. Так произошло со всеми r-мутантами. Примечательно, что общий процент фагов-гибридов зависел от того, какой именно мутант участвовал в скрещивании. Например, при скрещивании h X rl3 рекомбинантов было всего 1,7%, при скрещивании h X r7 и h X r1 соответственно - 12,3% и 24%.

Как же составить карту хромосомы фага Т2? И здесь на помощь пришли первые картографы классической генетики.