Горизонтальний перенос генів

Відео: Горизонтальний перенос генів у еукаріот

Горизонтальний перенос генів - будь-який процес, при якому організм або клітина передає генетичний матеріал іншому організму (клітині), який не є його нащадком. На відміну від нього, при вертикальній передачі організм отримує генетичний матеріал від свого предка, наприклад батька або виду, від якого організм еволюціонував. Генетика завжди більше зусереджівалася на більш поширеному вертикальної передачі, але зараз стає все більш прийнятим, що горізонально передача гена - істотне явище. Горизонтальний перенос генів краще відомий серед бактерій, хоча і там значення, що надається йому в біології, зростає [1] і він підкреслюється як важливий фактор «прихованих ризиків генної інженерії». Протягом минулих 10 років вчені почали усвідомлювати значення горизонтального переносу генів і серед вищих рослин і тварин [2]. При зародженні життя на Землі вона могла бути домінуючим процесом передачі генів. Штучна форма горизонтальної передачі генів називається генною інженерією.

Бактерії і археї

Серед бактерій перенесення генів досить звичайний, навіть між дуже віддалено пов`язаними видами. Цей процес є істотною причиною швидкого поширення резистентності (стійкості) до антибіотиків, коли одна бактеріальні клітина набуває такої стійкості, вона може швидко перемістити гени стійкості до багатьох інших бактерій і навіть видів. Здається, бактерії травного тракту обмінюються генетичним матеріалом один з одним в межах частини кишечника, в якій вони проживають. Є три загальні механізми горизонтальної передачі генів:



Трансформація, генетична зміна клітини за рахунок прийняття і експресії чужорідного генетичного матеріалу (ДНК або РНК). Цей процес щодо звичайний в бактеріях, але менш загальний в еукаріот. Трансформація часто використовується для вставки нових генів в бактерії для експериментів або для індустріальних та медичних застосувань. Див. Також: молекулярна біологія і біотехнологія.
Трансдукція - процес, при якому бактеріальна ДНК передається від однієї бактерії до іншої вірусом (бактериофагом, звичайно званий просто фагом).
Бактеріальна кон`югація, процес, при якому бактеріальні клітини обмінюються генетичним метериалов через прямий контакт між клітинами.
еукаріоти



Аналіз послідовностей ДНК показує, що горизонтальний перенос генів також відбувався в межах еукаріот від геномів їх хлоропластів і мітохондрій до ядерного генома. Згідно ендоплазматичний теорії, хлоропласти і мітохондрії походять від бактеріальних ендосімбіотів клітин еукаріот. Горизонтальна передача генів від бактерій до грибів, особливо дріжджів Saccharomyces cerevisiae добре задокумантована. Також існує недавнє свідоцтво, бобове жук адзуки так чи інакше придбав генетичний матеріал від свого ендосімбіоту-коменсаламі Wolbachia, проте ці дані все ще ставляться під сумнів і свідчення не остаточне. Порівняння послідовностей ДНК також пропонує недавню горизонтальну передачу деяких генів між різними видами різних за походженням груп організмів. Тому, філогенетична історію видів часто неможливо уявити у вигляді філогенетичного дерева грунтуючись тільки на аналізі кількох окремих генів.

Горизонтальний перенос генів - потенційна прихована змінна у виведенні філогенетичних дерев в філогенетіці, засновуваючісь на послідовності одного гена. Наприклад, якщо уявити дві віддалені бактерії, які обмінялися одним геном, філіпченкове дерево засноване на цьому гені покаже, що ці організми близькі, так як мають такий же ген, хоча більшість інших генів істотно відрізняються. Тому, для встановлення філогенетичного ідеально використовувати іншу інформацію, щоб зробити висновок про філогенезі, наприклад, присутність або відсутність генів, або, звичніше, включати якможліво більше генів в філогенетичного аналізу.

Наприклад, самий загальний ген, який використовується для будівництва взаємин філогенезу в прокаріотів - ген 16S рРНК, так як його послідовність чітко збарізаеться серед філогенетично пов`язаних видів, але зміни достатні, щоб відмінності могли бути зважені. Однак, в останні роки виникло переконання, що гени 16S рРНК в принципі можуть бути горизонтально перенесені. Хоча це зустрічається і не часто, переконливість дерев, заснованих на 16S рРНК не остаточна.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!