Language
Country/Area
No result found
Khám phá của Frederick Griffith: Nó đã thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về di truyền như thế nào vào năm 1928?
Năm 1928, Frederick Griffiths đã tiến hành một thí nghiệm mang tính bước ngoặt trong lĩnh vực vi sinh vật học, từ đó mở đường cho ngành di truyền học hiện đại. Khám phá của ông không chỉ tiết lộ cách vi khuẩn thay đổi vật liệu di truyền của chúng thông qua quá trình biến đổi mà còn đặt nền tảng cho sự hiểu biết về DNA trong tương lai.
Các thí nghiệm của Griffith cho thấy các bộ phận của vi khuẩn gây bệnh đã chết có thể khiến vi khuẩn vô hại trở thành vi khuẩn gây bệnh.
Trong nghiên cứu này, Griffith đã sử dụng hai chủng Streptococcus pneumoniae: một là loại S gây bệnh (loại trơn) và loại còn lại là loại R không gây bệnh (loại thô). Khi ông tiêm vi khuẩn loại S đã chết với vi khuẩn loại R còn sống vào chuột, kết quả đáng ngạc nhiên là chuột bị bệnh và chết nhưng vi khuẩn loại S vẫn còn sống trong cơ thể chúng. Khám phá này khiến Griffiths nhận ra rằng sự tồn tại của một “yếu tố biến đổi” nào đó có thể biến vi khuẩn vô hại thành dạng gây bệnh.
Khám phá này đã thu hút sự chú ý rộng rãi của giới khoa học vì nó gợi ý về sự tồn tại và khả năng chuyển giao thông tin di truyền sinh học.
Mãi đến năm 1944, Oswald Avery và những người khác mới xác nhận thêm rằng yếu tố biến đổi này thực chất là DNA. Đây là bằng chứng mạnh mẽ đầu tiên cho thấy DNA mang thông tin di truyền của tế bào. Nguồn cảm hứng này đã thúc đẩy các nhà khoa học khám phá bản chất của DNA, mở đường cho kỹ thuật di truyền tiếp theo và sự phát triển của công nghệ sinh học hiện đại.
Khả năng tự nhiên và nhân tạo
Khả năng tự nhiên là khả năng của vi khuẩn thu được DNA trong môi trường tự nhiên, trong khi khả năng nhân tạo là đặc tính có được bằng cách xử lý tế bào trong phòng thí nghiệm bằng các phương pháp cụ thể. Việc tạo ra các khả năng giúp tế bào thích ứng nhanh chóng với những thay đổi của môi trường và cũng là một cơ chế quan trọng trong quá trình sửa chữa DNA. Nhiều vi khuẩn, chẳng hạn như Bacillus subtilis và Streptococcus pneumoniae, đã được nghiên cứu rộng rãi để hiểu quá trình và chức năng biến đổi gen của chúng.
Cơ chế thu thập DNA
Trong môi trường phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu thường cung cấp các đoạn DNA hoặc plasmid được biến đổi gen để thu thập. Việc vận chuyển DNA liên quan đến việc đi qua màng tế bào và trong một số trường hợp là qua thành tế bào. Khi ở trong tế bào, DNA có thể bị phân hủy thành các nucleotide, có thể được sử dụng để sao chép DNA hoặc các quá trình trao đổi chất khác. Ngoài ra, khi DNA tái kết hợp với bộ gen của tế bào, một quá trình được gọi là biến đổi, đánh dấu sự truyền thông tin di truyền.
Quy định về khả năng
Trong phòng thí nghiệm, việc nâng cao khả năng tự nhiên thường được kích hoạt bởi sự thiếu hụt dinh dưỡng hoặc môi trường bất lợi. Tuy nhiên, các tín hiệu cảm ứng cụ thể và cơ chế điều hòa rất khác nhau giữa các vi khuẩn khác nhau. Ví dụ: một số yếu tố phiên mã, chẳng hạn như sxy, sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của các khả năng dưới sự điều chỉnh của các phần tử RNA cụ thể. Điều này cho thấy vi khuẩn thu nhận DNA bên ngoài để đạt được lợi thế sinh tồn khi đối mặt với điều kiện khắc nghiệt.
Chức năng tiến hóa của khả năng
Khả năng được cho là có nhiều chức năng trong quá trình tiến hóa, bao gồm tăng cường sự đa dạng di truyền, sử dụng DNA làm "thức ăn" để thay thế nhu cầu trao đổi chất của tế bào và cải thiện khả năng sửa chữa tổn thương DNA. Một số nhà nghiên cứu cho rằng quá trình biến đổi ở vi khuẩn có thể tương tự như vai trò của giới tính ở các sinh vật bậc cao, nhưng lý thuyết này vẫn còn gây tranh cãi trong sinh học.
Có giả thuyết cho rằng vi khuẩn tạo ra cơ chế này khi đối mặt với stress oxy hóa góp phần sửa chữa DNA.
Tác động đến nghiên cứu tiếp theo
Các thí nghiệm của Griffith không chỉ thay đổi hiểu biết về di truyền mà còn mở đường cho nhiều thập kỷ nghiên cứu khoa học. Với sự phát triển hơn nữa của kỹ thuật di truyền và công nghệ sinh học, nhiều phòng thí nghiệm đang khai thác khả năng của vi khuẩn cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm nghiên cứu về y học, nông nghiệp và sinh thái. Việc khai thác khả năng nhân tạo cho phép các nhà khoa học khám phá thêm những bí ẩn về chức năng và biểu hiện gen.
Ngày nay, phát hiện của Griffith vẫn ảnh hưởng đến quá trình khoa học sinh học của chúng ta, khiến mọi người phải thắc mắc: Trong thời đại kết hợp gen và biến đổi gen này, chúng ta biết được bao nhiêu về các công nghệ di truyền trong tương lai?
