Заявляли ли исследователи начала 20-го века, почему они использовали E. coli в качестве модельного организма?

Исторические заблуждения, заложенные в вопросе

1. «…почему исследователь решил использовать кишечную палочку в качестве модельного организма».

Исследователи не работали с кишечной палочкой , поскольку считали ее «модельным организмом». Они работали с ней, потому что были бактериологами, и эта бактерия была удобна в использовании. Как писал Джошуа Ледерберг в Microbiology Today (2004) :

С самого начала, хотя были обнаружены и патогенные штаммы, E. coli использовалась как репрезентативная безвредная бактерия, которую можно было безопасно и легко культивировать даже на синтетических средах. На мультимедийных ресурсах он будет расти со временем удвоения 20 минут; следовательно, легко видимые колонии можно увидеть в течение ночи, если их посеять на агар. Специализированные среды, такие как агар МакКонки, были разработаны для селективного выделения и идентификации кишечной палочки , поскольку она использовалась в качестве глобального индикатора загрязнения водных ресурсов. Таким образом, в течение первой половины ХХ века E. coliбыл хорошо известен бактериологам. Однако это редко, если вообще когда-либо, упоминалось в текстах по общей биологии, поскольку бактерии обычно считались доклеточными по сложности и лишенными ядер и другого генетического аппарата «настоящих» организмов.

Действительно, термин «модельный организм» не использовался в этом смысле примерно до 1970 года, как показывает эта диаграмма Google .

2. «Я предполагаю, что до широкого использования кишечной палочки ученым пришлось бы спорить, почему они решили использовать ее для исследования биологических явлений, не ограничивающихся только этой бактерией».

Вы неправильно представляете. Они не садились и не говорили: «Мы хотим изучить это биологическое явление, какие бактерии нам выбрать?» и уж точно не оправдываться перед публикацией. Как правило, они публиковались в специализированных бактериологических журналах, где аудитория и рецензенты знали бы, почему они используют кишечную палочку или что-то еще. Даже когда Татум и Ледерберг ( см. ниже) опубликовали статью о бактериальной рекомбинации в общем научном журнале Nature в 1946 году, они не стали тратить место на обоснование вида:

Нет. Вы навязываете современные взгляды — определяемые современным состоянием науки и ее финансированием — науке совершенно другой эпохи. Нельзя так подходить к истории.

Почему E. coli стала самой изученной бактерией?

Казалось бы, открытие бактериальной рекомбинации в E. coli Ледербергом и Татумом (за которое они разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1958 года с Джорджем Бидлом) было одним из ключевых факторов, приведших к расширению использования E. coli ( см . ранее процитированную статью Microbiology Today). Первоначально это явление было предложено в исследованиях трансформации пневмококковых бактерий, но его демонстрация на бактериальной рабочей лошадке E. coli открыла двери для использования широкого спектра генетических методов, которые можно было использовать для биохимических, а также молекулярно-биологических исследований. , учеба.

Очень интересный вопрос.

Заявляли ли исследователи начала 20-го века, почему они использовали E. coli в качестве модельного организма?

Вкратце: нет (по крайней мере, в 1920-е годы). Например: Werkman 1927: Эффекты витаминов в физиологии микроорганизмов не дает никакого обоснования.

Точно так же в недавнем обзоре Блаунта, 2015 г., eLife: неисчерпаемый потенциал кишечной палочки говорится:

Стремительный взлет и высокий статус E. coli в биологии обусловлен тем, насколько легко ее найти и с ней работать. Выносливые, непатогенные и универсальные штаммы, которые быстро растут на многих различных питательных веществах, могут быть выделены практически от любого человека. Эти черты сделали E. coli основой коллекций учебных лабораторий по микробиологии. Следовательно, когда микробиологи начала 20-го века искали модельный организм, E. coli была одним из наиболее широко доступных вариантов.

Однако, когда E. coli стала предметом исследований в 19 веке, то есть несколькими десятилетиями раньше, она не использовалась в качестве инструмента, модели или учебного материала . Когда она вошла в науку, она сразу же стала частью одного очень глубокого и важного открытия о человеческом пищеварении , согласно обзору Shulman et al., 2007, Clinical Infectious Diseases.

Эшерих подробно описал Bacterium coli commune (общая кишечная палочка, теперь известная как Escherichia coli ) и Bacterium lactis aërogenes (теперь известная как Klebsiella pneumoniae ). Он продемонстрировал их характеристики брожения и природу газа, образующегося во время брожения, и показал, что в анаэробных условиях рост полностью зависит от брожения углеводов. Нарушая догму, Эшерих пришел к выводу, что любая роль кишечной флоры в питании в лучшем случае незначительна.

Пока только второстепенно по отношению к вашему основному вопросу: второй бум кишечной палочки в середине 20-го века, когда она вошла в область генетики (которая до этого была занята другими организмами), произошла из-за открытия способности обмениваться ДНК между людьми - согласно обзору Telis et al. 2014: Библиометрическая история журнала «ГЕНЕТИКА» (... который затем будет способствовать дальнейшим открытиям, связанным с обращением с ДНК и манипулированием ею...).

Когда я прочитал ваш вопрос, первое, что пришло мне в голову, это то, что кишечная палочка — одна из самых распространенных бактерий в фекалиях человека. Конечно, простота поиска и сбора бактерии (я не утверждаю, что современный источник кишечной палочки - человеческие фекалии, я имею в виду не сегодня!) не может быть единственным (или главным) фактором.

Поэтому я хотел бы дать вам список факторов, которые , вероятно , привели исследователей начала 20-го века к выбору E. coli в качестве модели, цитируя работу Джеффри Купера «Клетка: молекулярный подход» (2000).

Он начинает говорить о молекулярной биологии...

E. coli оказалась особенно полезной для молекулярных биологов из-за ее относительной простоты и легкости, с которой ее можно размножать и изучать в лаборатории. Геном E. coli , например, состоит примерно из 4,6 миллионов пар оснований и кодирует около 4000 различных белков. Небольшой размер генома E. coli обеспечивает очевидные преимущества для генетического анализа, и была определена последовательность всего генома E. coli .

... что интересно, но, конечно, не связано с вашим вопросом.

Однако в следующих абзацах он перечисляет ряд характеристик, имеющих отношение к этому вопросу:

• Экспериментам также способствует быстрый рост кишечной палочки в четко определенных лабораторных условиях. В зависимости от условий культивирования кишечная палочка делится каждые 20–60 минут.

• Клональную популяцию E. coli , в которой все клетки образуются путем деления одной исходной клетки, можно легко выделить в виде колонии, выращенной на полутвердой агарсодержащей среде.

• Поскольку бактериальные колонии, содержащие до 108 клеток, могут развиваться в течение ночи, выбор генетических вариантов штамма E. coli , например мутантов, устойчивых к антибиотикам, таким как пенициллин, осуществляется легко и быстро.

• Питательные смеси, в которых E. coli делится наиболее быстро, включают глюкозу, соли и различные органические соединения, такие как аминокислоты, витамины и предшественники нуклеиновых кислот. Однако E. coli также может расти в гораздо более простых средах, состоящих только из солей, источника азота (например, аммиака) и источника углерода и энергии (например, глюкозы).

Также стоит упомянуть, что, несмотря на некоторые патогенные штаммы, большинство встречающихся в природе штаммов кишечной палочки безвредны.

Источник: Купер, Г. (2000). Клетка: молекулярный подход. Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates.