Генетика бактерий

В 1943 г. Лурия (S. Luria, Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1969 г.) и Дельбрюк (М. Delbriick, Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1969 г.) заложили основы генетики бактерий —они показали, что бактерии подчиняются дарвинистским принципам естественного отбора, основанного на накоплении случайных мутаций. Благодаря интенсивному исследованию генетики бактерий и бактериофагов уже в следующем десятилетии были получены данные о природе материальных носителей генетической информации.

В начале 1950-х годов у бактерий были обнаружены внехромосомные автономно реплицирующиеся генетические элементы. По предложению Ледерберга (J. Lederberg, Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1958 г.) их назвали плазмидами. Они сообщают бактериям такие селективно-важные признаки, как фертильность, колициногенность, множественная лекарственная устойчивость, способность разрушать ксенобиотики и т. д. «Горизонтальный» перенос генов плазмидами обеспечивает генетическую гетерогенность бактериальных популяций.

В 1946 г. Ледерберг и Тейтем (Е. L. Tatum, Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1958 г.) открыли конъюгацию, или контактный процесс, обеспечивающий передачу генов при помощи плазмид от донора к реципиенту. Это главный тип «горизонтального» переноса генов у бактерий. На протяжении 1940-1950-х годов анализ рекомбинантных признаков у эксконъюгантов был успешно использован для картирования генома Е. coli.

В начале 1980-х годов Рид (R. R. Reed) выявил у бактерий негомологичную рекомбинацию. Она обеспечивается транспозонами, которые при помощи мигрирующих инсерционных последовательностей случайным образом интегрируются в геном бактерии-акцептора. В 1968 г. Линн (S. Linn) и Эрбер (W. Arber, Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1978 г.) открыли ферменты-рестриктазы, мишенью которых служит проникшая в клетку чужеродная ДНК.

В 1970 г. Смит (Н. Smith, Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1978 г.) обнаружил у Haemophilus influenzae первую сайтспецифическую рестриктазу Hind II. Это открытие легло в основу современных технологий рекомбинантных ДНК и методов клонирования генов. В конечном счете, это привело к созданию того раздела цитогенетики, который изучает инфраструктуру, консерватизм и изменчивость бактериальных геномов.