De horisontal genoverføring Lateral genoverføring er utveksling av genetisk materiale mellom organismer, som ikke forekommer fra foreldre til barn. Denne hendelsen finner sted mellom individer av samme generasjon og kan forekomme i encellede eller flercellede vesener..
Horisontal overføring skjer gjennom tre hovedmekanismer: konjugasjon, transformasjon og transduksjon. I den første typen er utveksling av lange DNA-fragmenter mulig, mens i de to siste er overføringen begrenset til små segmenter av genetisk materiale..
Det motsatte konseptet er overføring vertikal genet, der genetisk informasjon overføres fra en organisme til avkommet. Denne prosessen er utbredt i eukaryoter, som planter og dyr. I kontrast er horisontal overføring vanlig i mikroorganismer..
I eukaryoter er ikke horisontal overføring like vanlig. Imidlertid er det bevis for utveksling av dette fenomenet, inkludert forfedren til mennesker, som fikk visse gener gjennom virus.
Artikkelindeks
Under reproduksjon overfører eukaryote organismer sine gener fra en generasjon til sine avkom (barn) i en prosess kjent som vertikal genoverføring. Prokaryoter utfører også dette trinnet, men gjennom aseksuell reproduksjon gjennom fisjon eller andre mekanismer..
Imidlertid er det i prokaryoter en annen måte å utveksle genetisk materiale som kalles horisontal genoverføring. Her blir DNA-fragmenter utvekslet mellom organismer av samme generasjon og kan passere fra en art til en annen..
Horisontal overføring er relativt vanlig blant bakterier. Ta eksemplet med gener som forårsaker resistens mot antibiotika. Disse viktige DNA-fragmentene overføres normalt mellom bakterier av forskjellige arter.
Disse mekanismene involverer betydelige medisinske komplikasjoner ved behandling av infeksjoner.
Det er tre grunnleggende mekanismer der DNA kan utveksles ved horisontal overføring. Dette er konjugasjon, transformasjon og transduksjon..
Genoverføring ved hjelp av konjugasjon er den eneste typen som involverer direkte kontakt mellom de to bakteriene..
Imidlertid bør det ikke sammenlignes med genutveksling gjennom seksuell reproduksjon (der det vanligvis er kontakt mellom de involverte organismer), siden prosessen er veldig annerledes. Blant de viktigste forskjellene er fraværet av meiose.
Under konjugering skjer passering av genetisk materiale fra en bakterie til en annen gjennom fysisk kontakt etablert av en struktur kalt pili. Dette fungerer som en forbindelsesbro, hvor utvekslingen skjer.
Selv om bakterier ikke skiller seg ut i kjønn, er organismen som bærer et lite sirkulært DNA kjent som faktor F (fruktbarhet f) kjent som "hann". Disse cellene er donorene under konjugering, og overfører materialet til en annen celle som mangler faktoren..
DNA av faktor F består av omtrent 40 gener, som styrer replikasjonen av den seksuelle faktoren og syntesen av den seksuelle pilen.
Det første beviset på konjugasjonsprosessen kommer fra Lederberg- og Tatum-eksperimentene, men det var Bernard Davis som til slutt demonstrerte at kontakt var nødvendig for overføring.
Transformasjonen innebærer å ta et nakent DNA-molekyl som finnes i miljøet nær en vertsbakterie. Dette stykke DNA kommer fra en annen bakterie.
Prosessen kan utføres naturlig, siden bakteriepopulasjoner normalt gjennomgår transformasjon. På samme måte kan transformasjonen simuleres i laboratoriet for å tvinge bakterier til å ta opp DNA av interesse som finnes utenfor..
Teoretisk kan ethvert stykke DNA tas. Imidlertid har det blitt observert at prosessen involverer små molekyler.
Til slutt skjer transduksjonsmekanismen ved hjelp av et fag (virus) som fører DNA fra en donorbakterie til en mottaker. Som i det forrige tilfellet er mengden overført DNA relativt liten, siden virusets evne til å bære DNA er begrenset.
Vanligvis er denne mekanismen begrenset til bakterier som er fylogenetisk nær, siden viruset som bærer DNA må binde seg til spesifikke reseptorer på bakteriene for å injisere materialet..
Endonukleaser er enzymer som har evnen til å bryte fosfodiesterbindinger i en polynukleotidkjede, fra innsiden - det er derfor de er kjent som "endo". Disse enzymene kutter ikke hvor som helst, de har spesifikke nettsteder for å gjøre det, kalt restriksjonssteder..
Aminosyresekvensene for EcoRI-enzymer (i E coli) og RSRI (i Rhodobacter sphaeroides) har en sekvens på nesten 300 aminosyrerester, som er 50% identiske med hverandre, noe som tydelig indikerer et nært evolusjonært slektskap.
Takket være studiet av andre molekylære og biokjemiske egenskaper er disse to bakteriene imidlertid veldig forskjellige og er veldig lite beslektet fra fylogenetisk synspunkt..
I tillegg bruker genet som koder for EcoRI-enzymet veldig spesifikke kodoner som er forskjellige fra hva det normalt bruker. E coli, så det mistenkes at genet ikke stammer fra denne bakterien.
I 1859 revolusjonerte den britiske naturforskeren Charles Darwin de biologiske vitenskapene med sin evolusjonsteori gjennom naturlig utvalg. I hans ikoniske bok, Opprinnelsen til arter, Darwin foreslår metaforen til livets tre for å illustrere slektsforskningene mellom arter.
I dag er fylogenier en formell fremstilling av denne metaforen, der det antas at overføring av genetisk informasjon skjer vertikalt - fra foreldre til barn..
Vi kan bruke denne visjonen uten store ulemper for flercellede organismer, og vi vil få et forgrenet mønster, slik Darwin foreslår.
Imidlertid er denne representasjonen av grener uten fusjoner vanskelig å bruke på mikroorganismer. Når man sammenligner genomene til forskjellige prokaryoter, er det tydelig at det er omfattende genoverføring mellom linjer.
Dermed er relasjonsmønsteret mer likt et nettverk, med grener koblet og smeltet sammen, takket være utbredelsen av horisontal genoverføring.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.