Experimento de Frederick Griffith (1928)
As primeiras evidências irrefutáveis do papel genético do DNA foram obtidas ao investigar duas cepas diferentes de pneumococos. Essas cepas diferiam na aparência e na capacidade de causar doenças graves:
- Cepas S (do inglês Smooth — «liso»). Eram virulentas (patogênicas). As bactérias dessa cepa possuíam uma cápsula polissacarídica protetora que as salvava da imunidade do hospedeiro.
- Cepa R (do inglês Rough — «rugoso»). Eram avirulentas (não causadoras de doenças). As células careciam de cápsula e eram facilmente destruídas pelo sistema imunológico.
Griffith realizou uma série de testes sequenciais em camundongos de laboratório para rastrear a patogenicidade de cada variante.
- A administração da cepa R viva não prejudicou os camundongos; eles permaneceram vivos.
- A administração da cepa S viva levou, como esperado, ao desenvolvimento da infecção, e os camundongos morreram.
- A administração de bactérias S mortas pelo calor mostrou que os patógenos mortos eram seguros — os camundongos sobreviveram.
- Etapa decisiva: os camundongos receberam uma mistura composta por bactérias R vivas (totalmente seguras) e bactérias S mortas pelo calor.
O resultado da última injeção foi surpreendente — a mistura revelou-se letal, e os animais de teste morreram. Na autópsia dos tecidos dos camundongos mortos, os pesquisadores isolaram bactérias vivas da cepa S.
Conclusão de Griffith: Ocorreu uma transferência de propriedades hereditárias de células virulentas mortas para células vivas avirulentas. As bactérias vivas do tipo «rugoso» transformaram-se na forma «lisa», recuperando a capacidade de sintetizar a cápsula protetora. Esse processo de transferência de propriedades foi denominado transformação. A característica adquirida (presença de cápsula) foi herdada de forma estável por toda a prole subsequente.
Comprovação da natureza do fator transformificante (1944)
Anos mais tarde, Oswald Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCarty propuseram-se a determinar a exata natureza química do misterioso fator que causava a transformação bacteriana. Para isso, aplicaram o método de tratamento enzimático de extratos de células mortas, destruindo seletivamente diferentes classes de moléculas.
Os pesquisadores avaliaram como o tratamento afetava o processo de transferência de traços hereditários:
- Após a exposição a enzimas proteolíticas (tripsina e quimotripsina), que clivam especificamente as proteínas, a capacidade de induzir a transformação foi totalmente mantida.
- Ao tratar a cultura com desoxirribonuclease — uma enzima que destrói seletivamente a estrutura do DNA —, o processo de transformação cessava e perdia sua atividade.
Esses resultados permitiram chegar a uma conclusão crucial: o agente transformificante é o DNA de alto peso molecular. Os cientistas provaram que são os ácidos nucleicos que respondem pela transmissão de características, e as proteínas não atuam como portadoras de informação hereditária neste processo, contrariando as hipóteses populares da época.
O papel do RNA e a universalidade do código genético
À medida que a ciência avançava, novos dados se acumulavam. Em estudos posteriores realizados com bacteriófagos e o vírus do mosaico do tabaco (VMT), os cientistas estabeleceram que o aparelho genético pode ter outra estrutura. Provou-se que, em toda uma série de vírus, o RNA (ácido ribonucleico) atua como o portador da informação genética.
Com base nos experimentos com pneumococos, fagos e vírus de plantas, os biólogos formularam uma conclusão fundamental: os ácidos nucleicos (DNA e RNA) são os únicos e universais portadores de informação hereditária em todos os organismos vivos conhecidos, incluindo bactérias, plantas, animais e formas de vida acelulares.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Em quais objetos biológicos o RNA é o portador da informação hereditária?
O RNA atua como portador de informação hereditária em um grupo especial de objetos biológicos — os vírus contendo RNA. Nessas estruturas, o RNA desempenha a função de armazenar a informação genética. Os objetos com este tipo de genoma incluem:
- Vírus do mosaico do tabaco — um vírus com uma única fita de ácido nucleico, cujo exemplo comprovou o papel genético do RNA.
- Vírus da gripe — possui um RNA de fita simples que atua como o aparelho genético do vírus.
- Vírus da raiva — um vírus contendo uma única fita de RNA.
- Enterovírus — vírus contendo RNA de fita simples.
- Vírus da hepatite A (Hepatovirus) — um vírus de organização simples com um genoma contendo RNA.
- Vírus oncogênicos — contêm duas fitas de ácido nucleico.
- HIV — um representante da família dos retrovírus de RNA, cujo capsídeo contém duas cópias de RNA.
Para não confundir as cepas de pneumococos: Cepa S (Smooth/lisa) — «Letal» (causa morte devido à cápsula). Cepa R (Rough/rugosa) — «Inofensiva» ou segura (sem cápsula, o camundongo vive).
Questões de aulas e exames
O que é a transformação bacteriana?
É o processo de transferência de propriedades hereditárias de umas células (mesmo mortas) para outras. Durante a transformação, células vivas absorvem um fator material estranho e adquirem novos traços genéticos anteriormente não característicos, que são transmitidos à descendência.
Por que as bactérias da cepa S causavam a morte dos camundongos, enquanto as da cepa R não?
As células da cepa S possuem uma cápsula polissacarídica protetora que bloqueia a ação do sistema imunológico do hospedeiro, tornando-as patogênicas (virulentas). As bactérias da cepa R carecem dessa cobertura, de modo que a imunidade as reconhece e destrói facilmente.
Como os experimentos de Avery excluíram as proteínas da lista de portadores da hereditariedade?
Os cientistas trataram o extrato bacteriano com enzimas proteolíticas (tripsina e quimotripsina), que destroem quaisquer proteínas. Apesar da ausência de moléculas proteicas intactas, a transferência de propriedades hereditárias (transformação) continuou com sucesso, provando o não envolvimento das proteínas neste processo.
O que mais estudar sobre o tema
- Estrutura e funções da cápsula polissacarídica em pneumococos
- Mecanismo de penetração do DNA livre em uma célula bacteriana viva
- Características da ação da enzima desoxirribonuclease
- Organização do aparelho hereditário no vírus do mosaico do tabaco (VMT)
- Diferenças na estrutura do material genético de eucariotos e procariotos
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