Vízszintes génátviteli mechanizmusok és példák



az vízszintes génátvitel vagy az oldalsó génátvitel a genetikai anyag cseréje a szervezetek között, ami nem történik meg az apától a fiig. Ez az esemény ugyanazon generációs egyének között zajlik, és egysejtű vagy többsejtű lényekben fordulhat elő.

A horizontális átvitel három fő mechanizmuson keresztül történik: konjugáció, transzformáció és transzdukció. Az első típusban hosszú DNS-fragmensek cseréje lehetséges, míg az utolsó két esetben a transzfer csak a genetikai anyag kis szegmenseire korlátozódik..

Az ellenkezője az átadás függőleges gének, ahol a genetikai információ áthalad a szervezetből az utódaiba. Ez az eljárás elterjedt az eukariótákban, például növényekben és állatokban. Ezzel ellentétben a vízszintes átadás gyakori a mikroorganizmusokban.

Az eukariótákban a vízszintes átadás nem olyan gyakori. Van azonban bizonyíték arra, hogy a jelenség cseréje, ideértve az emberek ősseit is, váltott ki, akik vírusokkal bizonyos géneket szereztek.

index

  • 1 Mi a vízszintes génátvitel?
  • 2 Mechanizmusok
    • 2.1 Konjugáció
    • 2.2 Átalakítás
    • 2.3 Transzdukció
  • 3 Példák
  • 4 A gének horizontális átadása az evolúcióban
  • 5 Referenciák

Mi a vízszintes génátvitel?

A reprodukció során az eukarióta szervezetek a géneket egy generációtól az utódukig (utódok) átadják egy függőleges génátvitelnek nevezett folyamatban. A prokarióták ezt a lépést is elvégzik, de a hasadási jelenség vagy más mechanizmusok asszexuális reprodukciójával.

A prokariótákban azonban létezik egy másik módszer a genetikai anyag vízszintes génátvitelre való cseréjére. Itt a DNS-fragmenseket ugyanazon generáció organizmusai között cseréljük, és át tudnak lépni az egyik fajból a másikba.

A vízszintes transzfer viszonylag gyakori a baktériumok között. Vegyük például az antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát okozó gének példáját. Ezeket a fontos DNS-fragmenseket általában különböző fajok baktériumai között helyezzük át.

Az említett mechanizmusok jelentős orvosi szövődményeket feltételeznek a fertőzések kezelésében.

mechanizmusok

Három alapvető mechanizmus létezik, amelyekkel a DNS-t vízszintes átadással lehet kicserélni. Ezek konjugáció, transzformáció és transzdukció.

konjugáció

A konjugációval történő génátvitel az egyetlen olyan típus, amely közvetlen kapcsolatot teremt a két baktérium között.

Ez azonban nem hasonlítható össze a szexuális reprodukcióval történő géncserével (ahol általában az érintett szervezetek közötti kapcsolat van), mivel a folyamat nagyon eltérő. A fő különbségek közé tartozik a meiózis hiánya.

A konjugáció során a genetikai anyag egyik baktériumból a másikba történő áthaladását egy pili nevű szerkezet által létrehozott fizikai érintkezés útján hajtjuk végre. Ez összekötő hídként működik, ahol a csere történik.

Bár a baktériumok nem különböznek a nemektől, a "hím" néven ismert a szervezet, amely egy kis, körkörös DNS-t hordoz, amit F faktornak neveznek (termékenység f). Ezek a sejtek a donorok a konjugáció során, és átadják az anyagot egy másik sejtnek, amelynek nincs a tényezője.

Az F-faktor DNS körülbelül 40 génből áll, amelyek szabályozzák a szexuális faktor replikációját és a szexuális piliák szintézisét..

A konjugációs folyamat első bizonyítéka a Lederberg és a Tatum kísérleteiből származik, de Bernard Davis végül bebizonyította, hogy a kapcsolat szükséges volt az átadáshoz.

transzformáció

A transzformáció magában foglalja egy meztelen DNS molekula felvételét, amely a gazdaszervezet közelében van a környezetben. Ez a DNS-fragmens egy másik baktériumból származik.

Az eljárás természetesen végrehajtható, mivel a bakteriális populációk általában átalakulnak. Hasonlóképpen, a transzformáció szimulálható a laboratóriumban, hogy kényszerítse a baktériumokat arra, hogy olyan külső DNS-t vegyenek fel, amely kívülről található.

Elméletileg bármilyen DNS-fragmenst lehet venni. Megfigyelték azonban, hogy a folyamat kis molekulákat tartalmaz.

transzdukció

Végül a transzdukció mechanizmusa egy fág (vírus) segítségével történik, amely DNS-t hordoz egy donor baktériumból egy recipiensbe. Az előző esethez hasonlóan az átadott DNS mennyisége viszonylag kicsi, mivel a vírus DNS-kapacitása korlátozott.

Általában ez a mechanizmus csak filogenetikailag szoros baktériumokra korlátozódik, mivel a DNS-t hordozó vírusnak meg kell kötnie a baktériumok specifikus receptorait, hogy képes legyen az anyag befecskendezésére..

Példák

Az endonukleázok olyan enzimek, amelyek képesek a foszfodiészter kötések megszakítására egy polinukleotidláncban belülről - ezért nevezik őket "endo" -nak. Ezek az enzimek nem vágnak sehol, specifikus helyekkel rendelkeznek, amelyeket restrikciós helyeknek neveznek.

Az EcoRI enzimek aminosavszekvenciája (in. \ T E. coli) és RSRI (in Rhodobacter sphaeroides) közel 300 aminosav-szekvenciával rendelkeznek, amelyek 50% -ban azonosak egymással, ami egyértelműen jelzi a szoros evolúciós kapcsolatot.

Azonban más molekuláris és biokémiai jellemzők vizsgálatának köszönhetően ezek a két baktérium nagyon eltérőek és nagyon nem kapcsolódnak a filogenetikai szempontokhoz.

Ezenkívül az EcoRI enzimet kódoló gén nagyon specifikus kodonokat használ, amelyek különböznek a szokásos módon használt kódoktól E. coli, ezért gyanítható, hogy a gén nem származott ebből a baktériumból.

A gének horizontális átadása az evolúcióban

1859-ben Charles Darwin brit naturalista forradalmasította a biológiai tudományokat az evolúció elméletével a természetes szelekcióval. Az ikonikus könyvében, A faj eredete, Darwin az életfa metaforáját javasolja a fajok között fennálló genealógiai kapcsolatok illusztrálására.

Ma a filogeniák egy ilyen metafora formális ábrázolása, ahol feltételezzük, hogy a genetikai információ átadása függőlegesen történik - a szülőktől a gyerekekig..

Ezt a látást anélkül alkalmazzuk, hogy nehezebb kellemetlenséget okoznunk a többsejtű szervezeteknek, és elágazó mintát kapunk, ahogy Darwin javasolja.

A fúziók nélküli ágak ilyen ábrázolása azonban nehezen alkalmazható a mikroorganizmusokra. A különböző prokarióták genomjainak összehasonlításakor nyilvánvaló, hogy kiterjedt génátvitel történik a szekvenciák között.

Így a kapcsolatok mintája jobban hasonlít egy hálózatra, az ágak összekapcsolódnak és egyesülnek, a horizontális génátvitel előfordulásának köszönhetően.

referenciák

  1. Gogarten, J. P. és Townsend, J. P. (2005). Vízszintes génátvitel, genom-innováció és evolúció. Nature Reviews Mikrobiológia, 3(9), 679.
  2. Keeling, P. J. és Palmer, J. D. (2008). Vízszintes génátvitel az eukarióta evolúcióban. Nature Reviews Genetika, 9(8), 605.
  3. Pierce, B. A. (2009). Genetika: fogalmi megközelítés. Ed. Panamericana Medical.
  4. Russell, P., Hertz, P. és McMillan, B. (2013). Biológia: A dinamikus tudomány. Nelson Oktatás.
  5. Sumbali, G., és Mehrotra, R. S. (2009). A mikrobiológia alapelvei. McGraw-Hill.
  6. Syvanen, M., és Kado, C. I. (2001). Vízszintes génátvitel. Academic Press.
  7. Tortora, G. J., Funke, B. R. és Case, C. L. (2007). Bevezetés a mikrobiológiába. Ed. Panamericana Medical.