Горизонтальный перенос генов
Горизонтальный перенос генов (ГПГ) (или латеральный перенос генов) - это любой процесс, при котором организм получает генетический материал от другого организма, не будучи потомком этого организма.
В отличие от этого, вертикальный перенос происходит, когда организм получает генетический материал от своего предка, например, родителя или вида, от которого он произошел.
Большинство представлений в генетике сосредоточено на вертикальной передаче, однако растет понимание того, что горизонтальная передача генов - это значительное явление. Среди одноклеточных организмов он может быть доминирующей формой генетического переноса. Искусственный горизонтальный перенос генов - это форма генной инженерии.
Механизм
Существует несколько механизмов горизонтального переноса генов:
- Трансформация - генетическое изменение клетки в результате внедрения, поглощения и экспрессии чужеродного генетического материала (ДНК или РНК). Этот процесс относительно широко распространен у бактерий, но в меньшей степени у эукариот. Трансформация часто используется в лабораториях для введения новых генов в бактерии для экспериментов или для промышленного или медицинского применения.
- Трансдукция - процесс, при котором бактериальная ДНК переносится от одной бактерии к другой бактериальным вирусом (бактериофагом, или "фагом").
- Бактериальная конъюгация - процесс, при котором бактериальная клетка переносит генетический материал в другую клетку путем контакта между клетками.
- Агент переноса генов или "GTA" - это вирусоподобный элемент, который содержит случайные фрагменты хромосомы хозяина. Они встречаются у большинства представителей альфапротеобактерий порядка Rhodobacterales. Они кодируются геномом хозяина. GTA настолько часто передают ДНК, что могут играть важную роль в эволюции. В
докладе 2010 года было показано, что гены устойчивости к
антибиотикам могут быть переданы путем создания GTA в лабораторных условиях. - Интегроны - бактериальный "набор" для переноса кассет с генами.
История
Горизонтальный перенос генов был впервые описан в Японии в публикации 1959 года, в которой демонстрировался перенос устойчивости к антибиотикам между различными видами бактерий.
В середине 1980-х годов Сиванен предположил, что латеральный перенос генов не только имеет биологическое значение, но и участвует в формировании эволюционной истории с момента зарождения жизни на Земле.
"Все чаще исследования генов и геномов указывают на то, что между прокариотами происходил значительный горизонтальный перенос". Похоже, что это явление имело определенное значение и для одноклеточных эукариот. Как отмечают Баптесте и др., "дополнительные данные свидетельствуют о том, что перенос генов также может быть важным эволюционным механизмом в эволюции протистов".
Существуют некоторые свидетельства того, что даже высшие растения и животные подверглись воздействию. Ричардсон и Палмер (2007) заявляют: "Горизонтальный перенос генов (ГПГ) сыграл важную роль в эволюции бактерий и довольно часто встречается у некоторых одноклеточных эукариот. Однако распространенность и важность ГПГ в эволюции многоклеточных эукариот остается неясной".
Вопросы и ответы
В: Что такое горизонтальный перенос генов?
О: Горизонтальный перенос генов - это процесс, при котором организм приобретает генетический материал от другого организма, не являющегося его потомком.
В: Чем горизонтальный перенос генов отличается от вертикального?
О: Вертикальный перенос происходит, когда организм получает генетический материал от своего предка, а горизонтальный перенос генов - когда организм приобретает генетический материал от другого организма, не являющегося его потомком.
В: На чем в основном сосредоточено мышление в генетике?
О: В основном в генетике рассматривается вертикальная передача.
В: Почему горизонтальный перенос генов является важным явлением?
О: Горизонтальный перенос генов - важное явление, потому что среди одноклеточных организмов он может быть доминирующей формой генетического переноса.
В: Что такое искусственный горизонтальный перенос генов?
О: Искусственный горизонтальный перенос генов - это вид генной инженерии, при котором происходит преднамеренный перенос генетического материала от одного организма к другому.
В: Может ли горизонтальный перенос генов происходить между организмами разных видов?
О: Да, горизонтальный перенос генов может происходить между организмами разных видов.
В: У всех ли организмов происходит горизонтальный перенос генов?
О: Нет, горизонтальный перенос генов происходит только у некоторых организмов, в частности у одноклеточных.
