ゲンタマイシン耐性菌のコロニーとアンピシリン耐性菌のコロニーを、両方の抗生物質を含む寒天平板上で混合する。 24時間培養後、細菌の増殖が認められる。 同じ実験を、寒天平板にデオキシリボヌクレアーゼ（DNAse）を加えて繰り返す。 この酵素は培養液中で機能するが、細菌の細胞膜を貫通することはできない。 この2回目の実験では、細菌の増殖は観察されなかった。 最初の実験で細菌が生存した最も可能性の高いメカニズムはどれか？
A.
抱合
(23%)
B.
新しい突然変異
(1%)
C.
形質導入Transduction
(13%)
D.
形質転換 Transformation
(54%)
E.
トランスポゾン
(6%)
正解
D
細菌間の遺伝子伝達には、形質転換、抱合、トランスダクションの3つの主なメカニズムが存在する。 形質転換Transformationは、バクテリアが環境から裸のDNAを取り込むプロセスである。 外来DNAを取り込み、自らのゲノムに組み込む能力を持つ細菌はコンピテントと呼ばれる。 この能力を持つ細菌には、ヘモフィルス菌、連鎖球菌、バチルス菌、ナイセリア菌などがある。
最初の実験では、培地中にゲンタマイシンとアンピシリンの両方が存在すると、2つの元のコロニー（それぞれ抗生物質の1つだけに耐性を持つ）の細菌が死滅し、溶解する。 その後、生き残った細菌の一部がもう一方のコロニーから抗生物質耐性の遺伝子を取り込み（形質転換）、両方の抗生物質耐性を獲得する。 番目の実験では、デオキシリボヌクレアーゼ（DNアーゼ）が、溶菌したバクテリアから放出される培養液中のDNAを分解し、形質転換を阻止する。
(選択肢A）コンジュゲーションとは、DNAがあるバクテリアから別のバクテリアへ、細胞間の直接的な相互作用によって受け渡されるプロセスのことである。 しかし、交換された遺伝物質は、共役ピラスによって細胞外環境から保護されたままであるため、DNaseによる分解を受けることはない。
(選択肢B）新たな突然変異は理論的には抗生物質耐性をもたらすが、DNase添加後に細菌の増殖が見られないことから、耐性化のメカニズムとしては形質転換の方がより妥当である。
(選択肢C）Transductionとは、バクテリオファージを介した遺伝情報の伝達を指す。 ファージが複製される過程で、細菌のDNAが誤ってバクテリオファージにパッケージされることがある。 これらの娘ファージが他の細菌に感染することで、抗生物質耐性などの細菌遺伝子が伝達される可能性がある。 ビリオンは封入された遺伝物質を分解から守るので、DNaseがこのプロセスを阻害することはない。
(選択肢E）トランスポゾンは、ゲノム上のある場所から別の場所への遺伝情報の伝達を仲介する（例えば、プラスミドから染色体DNAへ）。 この過程は生物間の遺伝子の移動には直接関与しないが、遺伝子を染色体からプラスミドに移動させることで、その遺伝子を結合体へ移動させる準備ができる。
教育目的
形質転換Transformationとは、細菌が環境から裸のDNAを取り込み、自らのゲノムに組み込むプロセスである。