Меняющие свой облик
Мутации, индуктивный биосинтез, эписомы
Веществом, контролирующим биосинтез структурных (из которых построено тело бактерий) и ферментных (ускоряющих реакции синтеза) белков в бактериальной клетке, является ядерная дезоксирибонуклеиновая кислота—ДНК. Это полимер четырех азотистых оснований, прикрепленных к двум фосфатно-сахарным нитям, как ступеньки одной лестницы. Каждая молекула ДНК имеет миллионы азотистых оснований, чередующихся в различных комбинациях, а три основания (триплет), как три буквы слова, являются кодом определенной аминокислоты. Такой код, на десятки и сотни аминокислот, передается потомству от клетки к клетке, и этим поддерживается постоянство биосинтеза одних и тех же белков и ферментов. Процесс напоминает передачу книги или партитуры от одних читателей и исполнителей другим, и они в точности воспроизводят закодированное в буквах и нотных знаках содержание произведений. Происходит это в том случае, если буквы и знаки в процессе переиздания не искажены. Но, если изъять, вставить или изменить в триплете всего одно основание (одну букву в слове или ноту в музыкальной фразе), как смысл кода нарушится. Точно так же изменяются и аминокислота в белке и сам белок.
Нарушителями кода в данном случае являются мутации, вызываемые различными веществами. Они нарушают последовательность азотистых оснований ДНК и в отдельных случаях приводят к образованию потомства бактерий, устойчивого (в нашем случае) к антибиотикам.
Другой способ образования устойчивых к действию антибиотиков форм бактерий получил название индуцированного биосинтеза фермента. Микроорганизмы и клетки животных наделены двумя системами ферментов. Первая непрерывно производит необходимый набор ферментов. С ним микроорганизм «родится», и это свойство передает потомству. Именно эти ферменты обеспечивают бактериям каждодневное существование, ибо позволяют им усваивать полезные и разрушать вредные вещества. Если в среде, окружающей микроорганизм, появится пенициллин, это не означает, что микробы обречены. Их может спасти вторая система. Она, как и первая, состоит из ДНК и способна «сработать» фермент, разрушающий антибиотик. Но эта система на «замке» — она репрессирована. Нужен «ключ» — индуктор, способный «открыть замок», снять репрессию. Таким «ключом» и является сам пенициллин. Он «открывает замок», снимает репрессию, система ДНК «срабатывает» фермент — пенициллиназу, которая разрушает пенициллин. Аналогичное происходит и с другими антибиотиками.
Третий путь описываемого явления осуществляется с помощью так называемой эписомы РТФ. Эта структура также состоит из ДНК.
Эписома мгновенно «Транспортирует» свойства устойчивого к ряду антибиотиков микроорганизма — чувствительной к ним бактериальной клетке. В результате эта клетка не поддается разрушительному действию антибиотиков.