Thí nghiệm của Hershey và Chase

Thí nghiệm Hershey và Chase

Mặc dù Avery và các cộng sự đã phát hiện ra rằng DNA là vật chất di truyền, nhưng các nhà khoa học vẫn còn do dự trong việc chấp nhận phát hiện này. Tuy nhiên, tám năm sau, vào năm 1952, Alfred Hershey và Martha Chase đã tái kết luận rằng DNA là vật liệu di truyền. Đối tượng thí nghiệm của họ là thực khuẩn thể - các loại virus tấn công vi khuẩn, cụ thể là sự lây nhiễm vi khuẩn Escherichia coli bằng thực khuẩn thể T2.

Virus T2 phụ thuộc vào cơ thể vật chủ để sinh sản. Khi tìm thấy vi khuẩn làm tế bào chủ, chúng bám vào bề mặt vi khuẩn và tiêm vật chất di truyền của mình vào bên trong. Vật chất di truyền được tiêm vào sẽ chiếm đoạt bộ máy di truyền của vật chủ, khiến một lượng lớn các hạt virus được giải phóng ra từ các tế bào chủ. Thể thực khuẩn T2 chỉ bao gồm vỏ protein và lõi DNA - có thể là vật chất di truyền định hướng để hướng dẫn vi khuẩn E. coli phát triển thế hệ con cháu của virus Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm để xác định xem protein hay DNA từ virus xâm nhập vào vi khuẩn.

Người ta nuôi cấy thể thực khuẩn trên hai môi trường:
- một môi trường chứa đồng vị phóng xạ của phospho (³²P )
- môi trường kia chứa đồng vị phóng xạ của lưu huỳnh ( ³⁵S ).
Các phage được nuôi cấy trên phospho phóng xạ (³²P) chứa DNA được đánh dấu bằng phospho phóng xạ (không phải protein phóng xạ), vì DNA chứa phốt pho mà không chứa lưu huỳnh.
Tương tự, các virus được nuôi cấy trong môi trường chứa lưu huỳnh phóng xạ (³⁵S) chứa protein được đánh dấu bằng ³⁵S phóng xạ (không chứa DNA phóng xạ) vì lưu huỳnh có trong nhiều protein nhưng lại không có trong DNA.
Vi khuẩn E. coli được đưa vào để bị nhiễm các phage đánh dầu phóng xạ.
Sau quá trình lây nhiễm, máy nghiền được sử dụng để loại bỏ phần còn lại của phage và các mảnh phage ở bên ngoài vi khuẩn, tiếp theo là li tâm để tách vi khuẩn khỏi các mảnh vụn phage.
Quá trình li tâm làm cho các hạt nặng hơn như vi khuẩn lắng xuống thành dạng cặn, trong khi các hạt nhẹ hơn như môi trường nuôi cấy, phage và các thành phần của phage, v.v., nổi gần phía trên ống nghiệm, được gọi là dịch nổi.

Hình: Thí nghiệm của Heshey và Chase. Nguồn: Wikipedia

Quan sát thí nghiệm Hershey và Chase

Khi đo độ phóng xạ trong phần cặn và phần dịch nổi ở cả hai môi trường, người ta tìm thấy 32P với lượng lớn trong phần cặn trong khi 35S nằm trong phần dịch nổi, tức là phần cặn chứa các tế bào vi khuẩn bị nhiễm bệnh được đánh dấu phóng xạ P, còn phần dịch nổi giàu phage và các bộ phận của phage được đánh dấu phóng xạ S.

Kết luận của thí nghiệm Hershey và Chase

Hershey và Chase đã suy luận rằng chính DNA chứ không phải protein đã được tiêm vào tế bào chủ, và do đó, DNA là vật liệu di truyền được truyền từ virus sang vi khuẩn.