●形質転換【けいしつてんかん】

細菌（→細菌類）について認められる現象で，外部からの物質（形質転換物質）の作用で遺伝的形質が変化し，しかもそれが突然変異のように無方向的でなく，その物質の組成や由来に関連する場合をいう。形質変換ともいう。この現象は 1928年フレッド・グリフィスによって肺炎双球菌（→レンサ球菌）で初めて観察された。次いで 1944年オズワルド・エイブリーが形質転換物質はデオキシリボ核酸 DNAであることを証明して，遺伝子の本体が DNAであることの証拠の一つとなった。

ある系統の細菌から抽出したDNAを、他の系統の細菌の培養液中に加えて取り込ませると、取り込んだ細菌の遺伝形質が供与菌のほうの形質に変化する現象。

　(1) 細菌の形質転換．特定の細菌にないDNAをその細菌に取り込ませて，表現型を変化させること．(2) →がん化

肺炎球菌Streptococcus pneumoniaeにおいて，死んだ病原性菌と生きている非病原性菌を混ぜてネズミに注射するとネズミが死に，しかもそのネズミから得られる菌は病原性であることが1928年グリフィスF.Griffithによって発見された(図1)。この現象は病原性形質が死菌から生菌に移行することによる生菌の遺伝形質の転換を意味するところから，形質転換と呼ばれるようになった。ついで44年O.T.エーブリーらは形質転換がDNAによって引き起こされることを明らかにした(図2)。

生物のある系統の細胞から抽出された核酸の一種であるデオキシリボ核酸（DNA）を、ほかの系統の生きた細胞に与えたとき、DNAがその細胞に取り込まれて遺伝形質が変化する現象。この現象は、1928年イギリスのグリフィスF. Griffithが肺炎菌を用いて行った実験が端緒となり発見された。グリフィスは、肺炎菌のなかで多糖類からなる厚い膜（莢膜(きょうまく)）をもち病原性のある細胞（S型菌とよぶ）を熱して殺したのち、同種の菌の突然変異体で莢膜をもたず病原性のない細胞（R型菌とよぶ）と混ぜてネズミに注射したところ、ネズミは発病して死に、死体には熱で死んだはずのS型菌が出現することをみいだした。その後、アメリカのエーブリーO. T. Avery、マクレオドC. M. MacLeod、マッカーティーM. McCartyの3人は、グリフィスの実験で熱により死んだS型菌のどの成分がR型細胞をS型に変える働きをもつかを研究し、1944年に、死んだS型菌から化学的にDNAを抽出してR型の生細胞に加えるとR型菌がS型に変化するという形質転換現象をみいだした。

　この実験は、S型かR型かという肺炎菌の遺伝形質を決定するもの、すなわち遺伝子がDNAであることを示し、遺伝子の本体がDNAであることを初めて証明したものとして大きな意義をもっている。形質転換がおこるためには、遺伝子DNAが損傷なしに抽出され、受入れ側の生きた細胞に分解されずに取り込まれ、細胞内でその遺伝子と相同な染色体部位と遺伝的組換えをおこさなくてはならない。形質転換実験は肺炎菌のほか、大腸菌や枯草菌など細菌類、酵母、ショウジョウバエ、ペチュニアなど真核生物のいくつかの種で成功したと報告されているが、不成功に終わった実験例も多い。最近、遺伝子工学実験においては、真核生物の遺伝子と細胞内で自律増殖する遺伝子の運び手、プラスミドを結合してつくった組換えDNAを大腸菌などの生細胞に取り込ませ遺伝的形質を発現させることができるようになった。組換えDNAを大腸菌など宿主細胞とともに増殖させ、多数の遺伝子を集めて形質転換実験を行うと成功することが知られている。

［石川辰夫］

ある性質をもった細菌Aから抽出したDNAを，その性質をもたない細菌Bに与えるとき，細菌Bが細菌Aの性質を獲得する現象．この性質の伝搬に関与する物質はDNAそのものであり，形質転換によって変化した性質は遺伝する．核酸が遺伝子の本体であることを示すもっとも直接的な証拠を与えるものである．1944年，O. Averyらは，肺炎双球菌について，菌体の外側に多糖類からなる莢(きょう)膜をもっているS型菌から抽出したDNAを，莢膜をもっていないR型菌の培養液に加えると，R型菌中の一部がS型菌に変化することを見いだし，この現象を発見した．現在では，肺炎双球菌以外の種々の細菌においても，形質転換が起こることが明らかにされており，形質転換の性質も薬剤耐性，栄養要求性，糖発酵性などに及んでいる．ウイルス中より抽出したDNA，またはリボ核酸(RNA)のみでウイルス感染が起こる核酸感染(transfection)の現象も，広義ではこの形質転換に含まれる．