Identificação do material hereditário em bactérias

A descoberta da transformação bacteriana

A primeira evidência de que o DNA era o material hereditário foi obtida através de experimentos realizados com o pneumococo Streptococcus pneumoniae.

Os pneumococos podem se apresentar de duas formas:

1. Forma virulenta que causa a morte em camundongos por pneumonia: bactérias encapsuladas, que crescem em meio de cultura sólido e formam colônias convexas lisas, brilhantes, cremosas ecom bordos regulares, chamadas de colônias S (do inglês, smooth, liso).

2. Forma não virulenta, que não causa pneumonia em camundongos: Variante mutante, originada a partir da forma virulenta (S), mas que não apresentam cápsula e que crescem em meio sólido formando colônias achatadas, rugosas, opacas, friáveis e com bordos irregulares, chamadas de colônias R (do inglês, rough, rugoso).

A diferença entre os dois tipos de bactérias é a presença ou ausência da cápsula, que é composta de polissacarídeos. A variação na composição química dos polissacarídeos diferencia diversas linhagens de bactérias do tipo S, que chamamos de S-I, S-II, S-III, etc. As bactérias do tipo R, por não apresentarem cápsulas, não podem ser diferenciadas dessa maneira. No entanto, quando uma bactéria do tipo R, sofre mutação reversa, ela irá originar uma bactéria do tipo S, da mesma linhagem S que deu origem a ela.

linhagem S-I

R

linhagem S-I

Sobre a infecção de camundongos por essas bactérias, sabia-se que bactérias do tipo S (virulentas) mortas pelo calor, ao serem injetadas em camundongos, não lhes causavam pneumonia, assim como a injeção de bactérias R (não virulentas). Em 1928, o médico sanitarista Fred Griffith1 (1877 1941), injetou em camundongos uma mistura de bactérias S mortas e bacterias R, e observou que os camundongos desenvolviam pneumonia. Além disso, foi observado também que células S apareciam vivas nos animais mortos e que essas células S eram do mesmo tipo que as células S mortas injetadas.

A seguir podemos ver um esquema do experimento de Griffith:

Deste fato, podia-se ter duas explicações:

1. As bactérias S mortas haviam ressucitado, o que seria um absurdo.

2. As bactérias R haviam sido transformadas em bactérias S por algum tipo de substãncia liberada pelas bactérias mortas.

Essa substância foi chamada de “princípio transformante” e essa transformação das bactérias R em S, foi chamada de transformação bacteriana.

O princípio transformante

O experimento original de Griffith foi repetido com sucesso em vários laboratórios.

No entanto, sua elucidação só aconteceu em 1944, após anos de estudos de Oswald Avery (1877 – 1955) e seus colaboradores. Eles descobriram que a transformação das bactérias ocorria também in vitro (em um meio de cultura, fora do corpo do camundongo), e que, em uma cultura com bactérias R e bactérias S (mortas pelo calor), apareciam células S vivas.

Em 1933, James Alloway (1900 – 1954) descobriu que um extrato de bactérias S, tinha a capacidade de transformar bactérias R em S. Descobriu também que se álcool fosse adicionado ao extrato, um precipitado espesso e viscoso se formava retendo a capacidade transformante. Acreditava-se até o momento que o poder transformante era das proteínas. A partir de então, tinham-se novas perspectivas para a purificação do “princípio transformante”.

Oswald Avery2, Colin Macleod3 (1909 – 1972) e Maclyn McCarty4 (n.1911) isolaram, a partir de 75 litros de Streptococcus, 25 miligramas de um extrato com altíssimo poder transformante. Eles trataram esse extrato com diferentes substãncias:

– amilase (enzima que degrada polissacarídeos)

– protease (enzima que degrada proteínas)

– ribonuclease (enzima que degrada RNA)

– dnase (enzima que degrada DNA)

O único tratamento que fez o extrato perder completamente o seu “poder transformante” foi o tratamento com dnase.

Assim, em 1944, Avery e seu colaboradores, chegaram à conclusão de que a substância transformante era o DNA.

A partir de então, os pesquisadores começaram a levantar algumas hipóteses. Alguns achavam que se o DNA era capaz de transformar as características hereditárias das bactérias, então que ele mesmo era o próprio material hereditário. Outros, no entanto, acreditavam que mesmo após a purificação, poderiam restar quantidades mínimas de proteínas e que essas eram as responsáveis pela transformação. Por volta de 1952, conseguiu-se obter extratos que continham apenas 0,02% de proteínas, o que eliminava a possibilidade das proteínas serem as responsáveis pela transformação das bactérias.


1 – Para saber mais sobre Fred Griffith (1877 1941):

Arquivo no formato PDF contendo informações sobre Fred Griffith. Clique no ícone abaixo para fazer o download ou visualizar o arquivo:

Arquivo: 90 Kb

Retirado de: http://profiles.nlm.nih.gov/CC/A/A/I/K/_/ccaaik.pdf


2 – Para saber mais sobre Oswald Avery (1877 – 1955):

http://profiles.nlm.nih.gov/CC/A/A/L/P/_/ccaalp.jpg

Biografia de Oswald Avery


3 – Para saber mais sobre Colin Macleod (1909 – 1972):

http://www.genomenewsnetwork.org/gnn_images/timeline/pictures/Macleod.jpg

Sobre o experimento de Avery, Macleod e McCarty


4 – Para saber mais sobre Maclyn McCarty (n.1911):


http://www.genomenewsnetwork.org/gnn_images/timeline/pictures/McCarty.jpg

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