Изменчивость бактерий

Изменчивость бактерий — способность приобретать новые признаки, закреплять их в потомстве и сохранять. Изменчивость — один из главных факторов эволюции. Она служит источником для отбора форм, наиболее приспособленных к условиям существования. Изменчивость может быть генотипической и фенотипической (табл. 38).

Таблица 38

Сравнительная характеристика изменчивости

Генотипическая (мутации, генетические рекомбинации)	Фенотипическая (модификации)
Частота изменений
Низкая	Высокая
Реверсия в исходную форму
Редкая	Частая
Характер сдвигов
Случайный	Адаптивный к среде
Изменение генетического кода
+	–
Общность изменений в популяции
–	+
Передача по наследству
+	–

Изменчивость бактерий имеет большое прикладное значение в диагностике, лечении и профилактике инфекционных заболеваний. Так, образование L-форм бактерий приводит к ложноотрицательным результатам культурального метода исследования. Возникновение антибиотикорезистентности является чрезвычайно актуальной проблемой в лечении инфекционных заболеваний. Наконец, формирование типоспецифического иммунитета делает возможным повторные случаи инфекционных заболеваний.

Генотипическая изменчивость

Генотипическая (наследственная) изменчивость — наследуемые изменения генетического аппарата бактерий, возникающие в результате мутаций или генетических рекомбинаций.

Мутации (лат. mutatio — изменение) — скачкообразные стойкие изменения наследственного признака (признаков), возникающие в результате изменения первичной структуры ДНК (последовательности одной или нескольких пар нуклеотидов). Мутации у бактерий носят ненаправленный характер, в их основе лежат ошибки копирования наследственной информации, возникающие при репликации.

Мутации проявляются в фенотипе в виде утраты или изменения признаков: морфологических (жгутиков, пилей, капсулы, КС), биохимических (способности ферментировать углеводы, синтезировать аминокислоты, витамины), возникновения резистентности к лекарственным или дезинфицирующим веществам, изменения чувствительности к температуре, снижения вирулентности (аттенуации). Мутанты, нуждающиеся в определенных аминокислотах, азотистых основаниях, ростовых факторах, называются ауксотрофными. Они могут сохранять способность к росту лишь в том случае, если утрата фермента компенсируется наличием в среде готового продукта, образуемого при его непосредственном участии.

Классификации мутаций:

А. По происхождению:

I. Спонтанные — возникающие самопроизвольно, без преднамеренного экспериментального воздействия, под влиянием природных факторов или в результате физиологических изменений в клетке.

Спонтанные мутации составляют естественный (спонтанный) фон, величина которого колеблется в зависимости от типа мутации и вида микробной популяции в пределах 10^–7–10^–10. При высоких скоростях роста частота мутирования постоянна, и ее обычно определяют для клеток в экспоненциальной фазе роста при оптимальных условиях среды. Спонтанные мутации могут обусловливать благоприятные и неблагоприятные генетические изменения.

Причины спонтанных мутаций:

1. Ошибки в работе ДНК-полимеразы во время репликации ДНК и неправильного формирования комплементарных пар оснований. Мутации происходят в результате ошибочного включения в синтезируемую дочернюю цепь вместо одного азотистого основания другого, некомплементарного, имеющегося в родительской цепи, например, вместо аденина, комплементарного тимину, гуанина или цитозина.

2. Инсертационные мутации, возникающие при встраивании в нуклеоид внехромосомных факторов наследственности (IS-последовательностей, транспозонов, плазмид). Фенотип мутации зависит от места их интеграции: если она происходит вблизи промотора, то нарушается функция регуляторного гена, если вблизи структурного гена — синтез закодированного в нем продукта. При наличии у бактерий генов-мутаторов частота мутаций увеличивается в 100 и более раз.

3. Ошибки в работе репарирующих ферментов.

II. Индуцированные — возникают под влиянием мутагенов — внешних факторов физической, химической или биологической природы, повреждающих ДНК. Общее число мутагенов в настоящее время измеряется несколькими сотнями.

Мутагены (мутагенные факторы) — (лат. mutatio — изменение и греч. genesis — развитие) — химические вещества или физические факторы, вызывающие предмутационные изменения в ДНК или РНК (в случае РНК-вирусов), которые в результате ошибок в работе репарирующих ферментов или в процессе репарации переходят в мутацию.

Классификация мутагенов по природе:

1. Физические (УФ-излучение, -излучение, температура) — оказывают прямое и опосредованное (окислительные и деструктивные процессы под действием свободных радикалов) повреждающее действие на основания ДНК.

2. Химические:

а) ингибиторы предшественников нуклеиновых кислот;

б) аналоги азотистых оснований (5-бромурацил, 2-аминопурин);

в) алкилирующие соединения (гидроксиламин, азотистая кислота);

г) окислители;

д) восстановители;

е) свободные радикалы;

ж) акридиновые красители;

з) производные нитрофуранового ряда.

Часть химических мутагенов действует лишь при синтезе ДНК, другие способны вызывать мутации, действуя на покоящуюся ДНК.

3. Биологические (вирусы, транспозоны).

Классификация мутагенов по механизму действия:

1. Аналоги азотистых оснований  замена пар оснований.

Азотистая кислота дезаминирует азотистые основания, в результате чего после нескольких актов редупликации ДНК в ней происходит замена пар оснований гуанин–цитозин (ГЦ) на аденин–тимин (AT). Гидроксиламин во внеклеточных вирусах действует только на цитозин, что приводит к замене ГЦ на AT.

Аналог тимина, 5-бромурацил, замещает тимин у фагов и бактерий в процессе редупликации их ДНК, что может привести к замене пары AT на ГЦ.

2. Акридиновые красители  выпадения или вставки оснований.

Этилэтансульфонат и этилметансульфонат вызывают алкилирование гуанина и его отщепление от рибозофосфатного скелета и другие повреждения в ДНК.

3. УФ-излучение, некоторые продукты микробного метаболизма (формальдегид)  нарушение работы ДНК-полимеразы  образование тиминовых димеров — «сшивок» между соседними молекулами тимина.

4. Нитрозосоединения  множественный эффект («супермутагены»). Нитрозонитрометилгуанидин и нитрозопроизводные мочевины алкилируют цитозин, вызывая его замену тимином. Они характеризуются чрезвычайно высокой эффективностью при незначительном летальном действии, извращают синтез предшественников ДНК, дезаминируют некоторые основания.

Б. По проявлению мутации в фенотипе:

I. Проявленные (доминантные).

II. Непроявленные (молчащие, рецессивные). Первичный эффект мутагенного фактора не обязательно ведет к истинной мутации. Новый фенотип проявляется только тогда, когда измененный ген начнет функционировать.

В. По направленности действия:

I. Прямые — первичные мутации от дикого типа к мутантному фенотипу (потеря или изменение признака).

II. Обратные (реверсии) — мутации, обусловившие возврат к дикому фенотипу (восстановление признака):

1. Истинные реверсии — вторичная мутация в этом же гене точно восстанавливает исходный генотип, как следствие — восстанавливается и фенотип. Это может произойти, если прямое мутационное изменение состоит в простой замене пары оснований в первично мутировавшем гене. Так, если прямая мутация — результат замены пары AT на ГЦ, то обратная мутация — результат замены пары ГЦ на AT.

2. Супрессорные вторичные реверсии — подавление мутантного фенотипа, которое выражается в исправлении мутационного изменения, т. е. восстанавливается только фенотип, но не генотип. Различают супрессорные мутации:

а) внутригенные — в исходном гене: если при первой мутации произошла вставка или выпадение пары нуклеотидов в одном из участков ДНК одного и того же гена, а в другом — мутация противоположного рода (выпадение или вставка), то правильность считывания информации восстанавливается.

б) внегенные — в других участках хромосомы в генах-супрессорах, кодирующих синтез транспортных РНК, в результате чего в синтезируемый полипептид доставляется нужная аминокислота.

Для точечных мутаций частота реверсий довольно высока, в то время как для аберраций реверсии не характерны.

Г. По фенотипическим последствиям для мутировавшей клетки:

I. Нейтральные — безразличны для популяции, фенотипически не проявляются изменениями признаков, т. к. заметно не отражаются на функциональной активности синтезируемого фермента.

II. Условно-летальные (полулетальные) — приводят к изменению, но не к утрате функциональной активности фермента. В зависимости от условий окружающей среды микроорганизмы могут сохранять или утрачивать свою жизнеспособность. Так, например, ts-мутанты (температурочувствительные) бактерий сохраняют способность к синтезу ферментов, функционирующих при 37 ºС, но утрачивают этот признак при 42 ºС. В то же время у бактерий дикого типа соответствующие ферменты активны при обеих температурах.

III. Летальные — характеризуются полной утратой способности синтезировать жизненно важный для бактериальной клетки фермент. Чаще всего это хромосомные (делеции) или генные мутации (в генах, несущих информацию о синтезе ДНК-полимераз).

IV. Полезные — в любой микробной популяции в каждый момент времени существует множество особей с изменениями молекулярной конституции, обеспечивающих резистентность к неблагоприятным воздействиям (например, к антибиотикам).

Д. По характеру изменений в первичной структуре ДНК:

I. Точечные — замена или вставка пары азотистых оснований в ДНК, которая приводит к изменению одного кодона, когда повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов:

1. Вставки или выпадения одной пары нуклеотидов (мутации со сдвигом считывания).

2. Транзиции — замены одного пуринового основания на другое или одного из пиримидиновых оснований на другое.

3. Трансверсии — одно из пиримидиновых оснований заменяется пуриновым или наоборот.

Виды точковых мутаций по индуцируемым последствиям:

• миссенс-мутации — происходит изменение всех последующих кодонов, в результате вместо одной аминокислоты кодируется другая;

• нонсенс-мутации — образуется бессмысленный кодон, не кодирующий ни одну из аминокислот.

II. Генные — изменения одного гена.

III. Хромосомные (геномные аберрации) — изменения нескольких генов:

1. Нехватки — выпадение части хромосомы:

а) делеции — утрата нескольких пар нуклеотидов в середине хромосомы;

б) дефишенсии — потеря концевого участка хромосомы.

2. Дупликации (повторения) — удвоение участка хромосомы.

3. Инверсии (перевороты) — отрыв участка хромосомы, поворот его на 180º и прикрепление к месту отрыва.

4. Инсерции (вставки) — вставки коротких или протяженных последовательностей посторонней ДНК.

5. Транспозиции (перемещения, горизонтальный перенос генов) — перемещение группы нуклеотидов (IS-последовательностей или транспозонов) в пределах хромосомы из одного участка ДНК в другой или из репликона в репликон (из хромосомы в плазмиду и наоборот). Транспозиции могут вызывать делеции или инверсии генетического материала, а при включении в новый участок ДНК — дупликации в 6–9 пар нуклеотидов.

Теоретически мутации могли бы привести к вымиранию бактериальной популяции, однако в любой живой клетке существуют биохимические механизмы, способные полностью или частично восстанавливать исходную структуру ДНК.

Механизмы восстановления повреждений ДНК:

А. Репарации.

I. Световая репарация (фотореактивация) — репарационная система, осуществляющая реверсию поврежденной УФ-излучением ДНК к исходной структуре под действием дополнительного УФО.

При УФО фагов, бактерий и простейших наблюдается резкое снижение их жизнедеятельности. Однако их выживаемость резко повышается при дополнительном воздействии видимым светом. Оказалось, что под действием УФ-излу-чения в молекуле ДНК образуются димеры (химические связи между двумя пиримидиновыми основаниями одной цепочки), что препятствует считыванию информации. Видимый свет активирует ферменты, разрушающие димеры.

Световая репарация осуществляется несколькими ферментами:

• фотолиазой — расщепляет тиминовый димер и восстанавливает целостность соседних тиминовых оснований;

• О₆-метилтрансферазой — удаляет О₆-метильную группу из остатков гуанина после действия метилирующих агентов;

• ДНК-пурин инсертазой — осуществляет встраивание утерянного при мутации основания в апуриновый сайт;

• ДНК-гликозилазой — удаляет дефектные основания.

Все эти процессы происходят в один этап под действием конкретного фермента и безошибочно восстанавливают исходную структуру ДНК.

II. Темновая репарация — эксцизия (удаление) неправильно спаренных или поврежденных оснований из ДНК с последующим восстановлением исходной структуры. Темновая репарация осуществляется несколькими ферментами в две фазы:

1. Дорепликативная (до удвоения молекулы ДНК):

• эндонуклеаза распознает место повреждения, расщепляет цепь ДНК вблизи дефекта;

• экзонуклеаза удаляет поврежденный фрагмент;

• ДНК-полимераза восполняет дефект, проникает в брешь и встраивает в нее отсутствующие нуклеотиды на матрице второй сохранившейся нити ДНК.

2. Пострепликативная (после удвоения молекулы ДНК): осуществляется путем рекомбинаций, при этом дефекты ДНК застраиваются фрагментами неповрежденных нуклеотидов. ДНК-лигаза сшивает вновь синтезированный участок с основной нитью ДНК.

Темновая репарация основана на ресинтезе нуклеотидной цепи на базе неповрежденной матрицы, поэтому она также является практически безошибочной.

Б. Активация механизмов, обеспечивающих резистентность к повреждениям. Кроме механизмов исправления повреждений, клетки имеют возможность обойти вызванную повреждениями блокаду репликации ДНК, например, путем репарации в процессе рекомбинации.

В. Обратная мутация (истинная реверсия) — измененный при первой мутации генотип точно восстанавливается второй мутацией, в результате чего восстанавливается и фенотип (например, измененный при первой мутации триплет после второй мутации будет кодировать ту же аминокислоту, что и раньше).

Г. Супрессорная мутация — восстанавливается только фенотип, изменившийся в результате первой мутации. Данная мутация может быть:

I. Внутригенной (в исходном гене) — если при первой мутации произошла вставка или выпадение нуклеотидов в одном из участков ДНК, а в другом участке — мутация противоположного рода (выпадение или вставка), то правильность считывания информации восстанавливается.

II. Экстрагенной (в других участках хромосомы) — вторичная мутация, подавляющая выражение первичного мутационного изменения; происходит в генах-супрессорах, кодирующих синтез тРНК, что приводит к изменению последней, в результате чего в синтезируемый полипептид доставляется нужная аминокислота.

Генетические рекомбинации. Горизонтальная передача генетической информации у бактерий осуществляется путем генетических рекомбинаций.

Генетическая рекомбинация — взаимодействие между двумя различными геномами, которое приводит к образованию рекомбинаций ДНК и формированию дочернего генома, сочетающего гены обоих родителей.

Типы генетических рекомбинаций:

• гомологичная — в процессе разрыва и воссоединения ДНК происходит обмен между участками ДНК, обладающими высокой степенью гомологии;

• сайт-специфическая — происходит только в определенных участках генома и не требует высокой степени гомологии ДНК (например, включение плазмиды в хромосому бактерии).

Особенности рекомбинаций у бактерий определяются отсутствием истинного полового процесса и мейоза у прокариот, а также гаплоидным набором генов.

В процессе рекомбинации бактерии условно делятся на клетки-доноры, которые передают генетический материал, и клетки-реципиенты, которые этот материал воспринимают. В клетку-реципиент проникает не вся, а только часть хромосомы клетки-донора, т. е. один или несколько генов. Образуется один рекомбинант, генотип которого представлен в основном генотипом реципиента с включением фрагментов хромосомы донора.

Рекомбинационная изменчивость у бактерий происходит в результате включения в ДНК реципиентной клетки участка ДНК донорской клетки путем трансформации, трансдукции, конъюгации.

Конъюгация — перенос генетического материала при непосредственном контакте донорской и реципиентной клеток с помощью конъюгативных пилей (рис. 74). Контролируется tra(transfer)-опероном. Необходимым условием конъюгации является наличие в клетке-доноре трансмиссивной конъюгативной F-плазмиды. Клетки-доноры, обладающие F-плазмидой, обозначаются как F⁺-клетки; клетки-реципиенты, не имеющие F-плазмиды, — F^--клетки. Соотношение в бактериальной популяции F⁺- и F^--клеток 1 : 10^-5. Трансмиссивная плазмида кодирует половые пили, образующие конъюгационную трубочку между клеткой-донором и клеткой-реципиентом, по которой плазмидная ДНК передается из клетки-донора в клетку-реципиент.

а

б

Рис. 74. Конъюгация:

а — передача F-фактора от F⁺-клетки в F^–; б — передача хромосомы при включении в нее F-фактора

Передача генетического материала при конъюгации начинается с расщепления ДНК в районе локализации F-плазмиды. Одна нить донорской ДНК передается через конъюгационный мостик в реципиентную F^--клетку, достраивается комплементарная нить до образования двунитевой структуры. Другая нить донорской ДНК остается в клетке, т. е. донор сохраняет свое генетическое постоянство.

Если переданная F-плазмида сохраняется в реципиентной клетке в автономном состоянии, то донор и реципиент меняются полами. Если переданная донорская ДНК рекомбинирует с гомологичным участком реципиентной ДНК с образованием стабильной генетической структуры, то клетка-реципиент получает донорские свойства. Донорские клетки, имеющие встроенную в хромосому F-плазмиду, называются Hfr-клетками (англ. High frequency of recombination — высокая частота рекомбинаций).

Для полового процесса бактерий нехарактерна репродуктивная изоляция: конъюгация может происходить между родами одного семейства (например, эшерихиями и сальмонеллами, сальмонеллами и шигеллами).

Биологическая значимость конъюгации хорошо видна на примере распространения резистентности бактерий к антибиотикам. Резистентность к антибиотикам бактерия может получить в результате мутации, что происходит 1 раз на каждые 10⁶ клеточных делений. Однако, однажды изменившись, генетическая информация может быстро распространяться среди сходных бактерий посредством конъюгации, поскольку каждая третья из близкородственных бактерий способна к этому типу генетического переноса.

Трансдукция — передача генетического материала от бактерии-донора к бактерии-реципиенту с помощью фаговой ДНК (рис. 75). У бактерий обнаружены бактериофаги двух типов — вирулентные и умеренные.

а

б

Рис. 75. Трансдукция:

а — неспецифическая; б — специфическая

Вирулентные бактериофаги после размножения в клетках бактерий приводят к их лизису. Они существуют в вегетативном (размножение в клетках бактерий) или в зрелом (метаболически инертное состояние вне бактериальных клеток) состоянии.

Умеренные бактериофаги — факторы изменчивости бактерий, которые напоминают по своим свойствам плазмиды. Кроме вегетативного и инертного состояния, они могут быть также в состоянии профага (интегрированное с хромосомой состояние) и реплицироваться вместе с хромосомой бактерии. Бактерии, несущие профаг, называют лизогенными (от греч. lysis — растворение — способность фага лизировать бактерии). Эти бактерии, содержащие в своих хромосомах генетический материал фага, не продуцируют инфекционных фаговых частиц, хотя и сохраняют такую способность. Она может проявиться в определенных условиях, когда произойдет индукция профага. При индукции профаг вырезается из хромосомы бактерии, переходит в вегетативное состояние и размножается. В клетке образуются зрелые фаговые частицы, которые высвобождаются в окружающую среду после ее лизиса. Индукцию профага можно вызвать различными физическими или химическими агентами. Наиболее распространенным индуктором является УФО лизогенных клеток. Лизогения широко распространена среди бактерий и актиномицетов. Фенотипическим проявлением лизогении может быть изменение наследственных признаков микроорганизмов: типа колоний, антигенных и других свойств. Лизогенные клетки обладают селективными преимуществами по сравнению с нелизогенными, они резистентны к гомологичным суперинфицирующим фагам.

Изменчивость лизогенных бактерий может быть связана со следующим:

1. Приобретением генов, переносимых фагами от их предыдущих хозяев (бактерий-доноров). В процессе репликации фага внутри бактерий фрагмент бактериальной ДНК проникает в фаговую частицу и переносится вместе с ней в бактерию-реципиент. В результате включения в хромосому фаговой ДНК происходит фаговая (лизогенная) конверсия — изменение свойств бактерий. Из-за того что трансдуцируются небольшие фрагменты ДНК, то вероятность рекомбинации, затрагивающей определенный признак, очень мала и составляет 10^–6–10^–8. Например, дифтерийная палочка без умеренного бактериофага не выделяет экзотоксин и не вызывает заболеваний. Попав в клетку-рецепиент, умеренный бактериофаг, несущий ген токсигенности, интегрируется с хромосомой и изменяет свойства клетки (наделяет ее способностью продуцировать экзотоксин и вызывать дифтерию). Поэтому при выявлении носительства нетоксигенных штаммов проводится санация носителей с применением антибиотиков.

2. Экспрессией «молчащих» генов бактерий-реципиентов. В последнем случае фаговая ДНК, встраиваясь вблизи поврежденного промотора, заменяет его. При этом у бактерии-реципиента появляются новые признаки.

Типы трансдукции:

1. Общая (неспецифическая) трансдукция — перенос вирулентным бактериофагом фрагмента любой части бактериальной хромосомы и возможность передачи любого признака, т. к. в клетки-реципиенты могут быть внесены практически любые гены.

В инфицированной вирулентным бактериофагом клетке в ходе сборки дочерней популяции в головки некоторых фагов может проникнуть фрагмент бактериальной ДНК (вместе с вирусной ДНК либо вместо нее). Это происходит потому, что после фаговой инфекции бактериальная ДНК фрагментируется и кусочек бактериальной ДНК того же размера, что и фаговая ДНК, проникает в вирусную частицу с частотой 1 на 1000 фаговых частиц.

При общей трансдукции участок донорской ДНК встраивается в нуклеоид, при бинарном делении передается обеим клеткам.

2. Абортивная трансдукция — внесенный фрагмент ДНК донора не встраивается в хромосому реципиента, а остается в цитоплазме и там самостоятельно функционирует. При бинарном делении остается лишь у одной клетки и затем теряется в потомстве.

3. Специфическая трансдукция наблюдается, когда фаговая ДНК интегрирует в бактерию с образованием профага. При исключении ДНК фага из бактериальной хромосомы в результате случайного процесса захватывается прилегающий к месту включения фаговой ДНК фрагмент бактериальной хромосомы. Из-за того что большинство умеренных фагов интегрируют в бактериальную ДНК в специфических участках, для таких бактериофагов характерен перенос в клетку-реципиент определенного участка бактериальной ДНК донора. Специфическая трансдукция может служить механизмом переноса вирулентных генов среди бактерий при условии, что эти гены локализованы в непосредственной близости от мест интеграции профага.

Трансформация — передача свободных фрагментов ДНК (плазмидной или хромосомной) от донорской клетки к реципиентной без их непосредственного контакта и образование на этой основе рекомбинанта (рис. 76). При трансформации среди бактериальных популяций могут распространяться гены, кодирующие факторы патогенности, резистентность к антибиотикам, однако в обмене генетической информацией трансформация играет незначительную роль.

Рис. 76. Трансформация

Впервые явление трансформации было обнаружено на пневмококках при изучении переноса наследственных признаков от капсульных вирулентных пневмококков, убитых при нагревании, к живым бескапсульным клеткам пневмококков, не обладающим вирулентностью. Активным началом в этом процессе являлась ДНК.

Трансформация может произвольно происходить в природе у некоторых видов бактерий, чаще у Грам+, причем не только в пределах одного вида, но и между разными видами. Однако чем дальше отстоит один вид от другого в таксономическом отношении, тем меньше частота межвидовой трансформации.

Типы трансформации:

1. Абортивная трансформация — как правило, любая чужеродная ДНК, попадающая в бактериальную клетку, расщепляется рестрикционными эндонуклеазами.

2. Интегративная трансформация — чужеродная ДНК интегрируется в геном бактерии.

После поглощения ДНК клетками начинаются ее преобразования, предшествующие рекомбинации с хромосомой: разрывы ДНК на более короткие фрагменты и расплетание двунитевой ДНК на однонитевые участки. Затем такие нити образуют синапс с гомологичными участками хромосомы реципиента и рекомбинируют с ними, замещая одну из нитей ДНК хромосомы. В момент замещения хромосома в определенном участке имеет одну свою и одну чужую нить ДНК. При последующей репликации происходит образование двух новых нитей на своей и чужой матрице. Отражением этого является то, что в колонии, выросшей из клетки-трансформанта, содержится обычно смесь исходных реципиентных и рекомбинантных клеток, наследовавших признаки обоих родительских штаммов.

Трансформация используется для картирования хромосом, поскольку трансформированные клетки включают различные фрагменты ДНК. Определение частоты одновременного приобретения двух заданных характеристик (чем ближе расположены гены, тем более вероятно, что они оба включатся в один и тот же участок ДНК) дает информацию о взаиморасположении соответствующих генов в хромосоме. При трансформации клетка поглощает менее 1 % всего генома донора. Поэтому генетические карты, построенные посредством трансформации, показывают последовательность расположения генов лишь на небольших участках бактериальных хромосом.

К трансформации примыкают явления, в основе которых также лежит поглощение ДНК бактериальной клеткой. Одно из них — трансфекция, когда клетки поглощают искусственно выделенную фаговую ДНК. В результате в клетке начинается развитие фага с последующим лизисом клетки и освобождением зрелых фаговых частиц. Таким же путем можно ввести в бактерию плазмидную ДНК, передать рекомбинантную ДНК, сконструированную генно-инженерными методами, и передать в живую бактериальную клетку ДНК разного происхождения. Перенос экстрагированной ДНК является основным методом генной инженерии, используемым при конструировании рекомбинантных штаммов с заданным геномом.