Griffiths eksperiment (1928): DNA-transformation i Streptococcus pneumoniae

Griffiths eksperiment var et eksperiment, der blev udført i 1928 af Frederick Griffith. Det var et af de første eksperimenter, der viste, at bakterier kan få DNA gennem en proces, der kaldes transformation. Eksperimentet lagde grundlaget for forståelsen af, at arveligt materiale kan overføres mellem celler og ændre deres egenskaber.

Forsøgets opbygning

Griffith arbejdede med to stammer af Streptococcus pneumoniae og brugte mus som forsøgsdyr for at undersøge bakteriernes virulens:

• III-S (glat): Dækker sig med en polysaccharidkapsel, som beskytter bakterien mod værtens immunsystem. Infektion med levende S-stammer dræber mus.
• II-R (ru): Mangler kapsel; bliver normalt nedkæmpet af værtens immunsystem og dræber ikke mus.

Griffith lavede flere kontroldata: mus indgivet med levende II-R overlevede; mus indgivet med levende III-S døde; mus indgivet med varmebehandlede (døde) III-S overlevede. Den afgørende prøve var, at når varmebehandlede III-S blev blandet med levende II-R og denne blanding injiceret i mus, døde musene.

Resultater og fortolkning

Efter døden fandt Griffith både levende II-R- og levende III-S-stammer af S. pneumoniae i blodet fra de døde mus. Ud fra dette konkluderede han, at nogle "faktorer" fra de døde III-S-bakterier havde overført en egenskab til de levende II-R-bakterier — en proces han kaldte et "omdannelsesprincip". Ifølge Griffith var denne omdannelse ansvarlig for, at II-R-bakterierne nu kunne producere kapsel og dermed blive virulente.

I dag ved vi, at det "transformerende princip", som Griffith så, var DNA'et fra III-S-bakteriestammen. Bakterierne var blevet dræbt ved varmebehandlingen, men deres DNA overlevede og blev optaget af II-R-bakterierne. III-S-stammens DNA indeholder generne til produktion af den beskyttende polysaccharidkapsel; når disse gener blev indført i II-R-bakterierne, kunne de nu danne kapsel og unddrage sig værtens immunforsvar.

Efterfølgende undersøgelser og betydning

Den nøjagtige natur af det transformerende princip blev senere fastslået af Avery, McLeod og McCarty (1944), som brugte biokemiske analyser til at vise, at DNA — og ikke protein eller andre komponenter — var det stoffet, der kunne overføre virulens. Endvidere bekræftede eksperimenterne af Hershey og Chase (1952) DNA's rolle som det arvelige materiale, denne gang i bakteriofager (virus, der angriber bakterier).

Griffiths arbejde var et tidligt og vigtigt skridt i opdagelsen af DNA som arvestof. Det introducerede begrebet genetisk transformation — en form for horizontal genoverførsel — som i dag er kendt som én af flere mekanismer, hvorved bakterier kan udveksle genetisk materiale (andre mekanismer inkluderer konjugation og transduktion). Transformation er også vigtigt i molekylærbiologi som metode til kunstigt at overføre DNA mellem celler.

Moderne forståelse

Vi ved i dag mere om den cellulære mekanisme bag transformation: nogle bakterier kan blive naturligt kompetente og aktivt optage frit DNA fra omgivelserne gennem specifikke proteiner, der transporterer DNA over cellemembranen. Optaget DNA kan herefter blive integreret i bakteriekromosomet eller findes som plasmider og derved ændre bakteriens egenskaber, for eksempel ved at give resistens eller ændre overfladeantigener.

Griffiths eksperiment er fortsat et klassisk eksempel i undervisning i genetik og mikrobiologi, fordi det tydeligt viser, hvordan en arvelig egenskab kan overføres mellem celler uden seksuel reproduktion, og fordi det banede vejen for senere opdagelser om DNA's centrale rolle i biologien.