Griffiths experiment: DNA och principen för bakteriell transformation

Griffiths experiment (1928): hur DNA möjliggör bakteriell transformation i Streptococcus pneumoniae — historisk upptäckt som avslöjade DNA som den transformerande principen.

Griffiths experiment var ett experiment som gjordes 1928 av Frederick Griffith i syfte att studera varför vissa stammar av Streptococcus pneumoniae är dödliga medan andra inte är det. Det var ett tidigt och viktigt försök som visade att bakterier kan tillgodogöra sig ärftliga egenskaper från döda bakterier genom en process som kom att kallas transformation.

Upplägg och kontroller

Griffith arbetade med två tydligt skilda varianter av S. pneumoniae:

• Typ III‑S (”mjuk”, S för smooth) – bildar glatta kolonier på odlingsplattor och har en tjock kapsel av polysackarider som skyddar bakterien från värdens immunförsvar. Denna stam är virulent och dödar möss vid infektion.
• Typ II‑R (”grov”, R för rough) – saknar kapsel, bildar ojämna kolonier och är icke‑virulent; dessa bakterier avdödas av värdens immunförsvar och orsakar inte död hos möss.

För att avgöra vad som gav virulensen använde Griffith flera kontrollerade behandlingar av bakterierna och infekterade därefter möss:

• Levende III‑S → möss dog.
• Levende II‑R → möss överlevde.
• Värmedödade (avdödade) III‑S → möss överlevde (döda bakterier i sig var inte giftiga).
• Blandning av värmedödade III‑S + levende II‑R → möss dog.

Resultat och observationer

Den avgörande observationen var att när man efter döden från de mögliga experimentet undersökte blodet från de döda mössen fann man livskraftiga III‑S‑bakterier. Det tycktes som om den icke‑virulenta II‑R‑stammen hade förvärvat förmågan att bilda kapsel och därmed blivit virulent. Griffith kallade den okända orsaken till denna omvandling för en "omvandlingsprincip".

Tolkning och vad som egentligen hände

Idag vet vi att den "transformerande principen" var DNA:t från den döda III‑S‑stammen. När III‑S‑bakterierna värmedödades bröts cellerna upp och deras innehåll, inklusive DNA, spreds i miljön. II‑R‑bakterierna tog upp detta fria DNA (en process som kallas transformation) och integrerade gener som kodade för bildandet av kapselns polysackarider. Därmed fick de skydd mot värdens immunförsvar och blev förmåga att orsaka dödlig infektion.

Att DNA kunde överleva värmebehandlingen beror på att en del DNA-molekyler förblev tillräckligt intakta för att fungera som mall för kapselgenerna. Griffith själv kunde inte visa exakt vilken molekyl som var ansvarig, bara att en beständig, överförbar egenskap fanns i de döda cellerna.

Efterföljande experiment och bekräftelse

Den exakta naturen hos den transformerande principen fastställdes senare genom ytterligare experiment:

• Avery, McLeod och McCarty visade i början av 1940‑talet att det var DNA (inte protein) som orsakade transformationen i S. pneumoniae genom att rena olika biomolekyler och visa att bara det fraktionerade DNA:t förmedlade omvandlingen.
• Hershey och Chase bekräftade också i sina experiment att DNA är det genetiska materialet, när de arbetade med bakterier och fager (virus som infekterar bakterier).

Betydelse och konsekvenser

Griffiths experiment var viktigt av flera skäl:

• Det visade att genetisk information kan överföras mellan bakterier i form av fritt DNA, alltså att arvsmassan kan spridas horisontellt mellan celler.
• Det öppnade dörren för modern bakteriegenetik och molekylärbiologi, inklusive förståelsen av hur egenskaper som virulens och antibiotikaresistens kan spridas i bakteriepopulationer.
• Det banade väg för metodutveckling inom genetik och för de experiment som senare identifierade DNA som det egentliga bärarmaterialet för ärftlighet.

Moderna perspektiv

Idag vet vi mer om mekanismerna bakom transformation: vissa bakterier blir naturligt kompetenta (dvs. kapabla att ta upp DNA från omgivningen), medan andra kan ta upp DNA vid särskilda miljöförhållanden. Transformation är en av flera typer av horisontell genöverföring (tillsammans med konjugation och transduktion) som påverkar evolutionen hos bakterier.

Griffiths fynd har även praktiska implikationer: kunskap om kapselgener har lett till utveckling av vaccin mot S. pneumoniae (vacciner som riktar sig mot kapselpolysackarider), och förståelsen av genöverföring är central för att begränsa spridning av antibiotikaresistens.

Begränsningar

Griffiths experiment identifierade en transformerande effekt men inte vilken typ av molekyl som orsakade den. Därför var hans studie ett viktigt steg men inte en slutgiltig bekräftelse av DNA som det genetiska materialet — det krävdes senare, mer riktade biokemiska experiment för att avgöra detta.

Frågor och svar

F: Vad var Griffiths experiment?

F: Vad använde Griffith i sitt experiment?

Fråga: Hur fungerade experimentet?

F: Vad drog Griffith för slutsatser av sina resultat?

F: Vem bekräftade senare vad denna omvandlingsprincip egentligen är?

F: Hur sker denna omvandling?

Sök med bokstav