Г

Горизонтальный перенос генов

Горизонтальное переноса генов — любой процесс, во время которого организм или клетка передает генетический материал другому организму (клетке), который не является его потомком. В отличие от этого, при вертикальной передачи организм получает генетический материал от своего предка, например отца или вида, от которого этот организм эволюционировал. Искусственная форма горизонтальной передачи генов называется генной инженерией.

Генетика всегда больше сосредоточивалась на распространенных вертикальной передачи, но пока становится все более принятым, что горизонтальная передача гена — значительное, существенное явление. Горизонтальное переноса генов известное среди бактерий, хотя и там значение, придаваемое ему в биологии, растет и оно подчеркивается, как важный фактор «скрытых рисков генной инженерии». В течение прошедших 10 лет ученые начали осознавать значение горизонтального переноса генов и среди высших растений и животных. При зарождении жизни на Земле он мог быть доминирующим процессом передачи генов.

История

Горизонтальное переноса генов впервые было описано в Японии в 1959 году публикацией, продемонстрировала передачу резистентности к антибиотикам между различными видами бактерий. В середине 1980-х годов Майкл Сивянен предположил, что горизонтальное переноса генов существовало, мало биологическое значение и было привлечено в формирование эволюционной истории с начала жизни на Земле.

В 1999 году Рави Джайн, Мария Ривера и Джеймс Лейк писали: «Все чаще исследования генов и геномов, указывают, что значительная горизонтальная передача генов произошла между прокариотами» .Этот процесс очевидно, повлиял и на одноклеточных эукариот. Как пишут Эрик Баптест и др. (2005), «дополнительные данные свидетельствуют о том, что перенос генов может быть также важным эволюционным механизмом в эволюции простейших.»

Существует ряд доказательств, что были затронуты высшие растения и животные, и это вызывает беспокойство по безпеки.Так, в 2010 году группой ученых под руководством Седрика Фешотт (Cédric Feschotte) в результате анализа геномов млекопитающих (опоссумов, обезьян, саймири), покусанных американским жуком Rhodnius prolixus, было обнаружено горизонтальное переноса фрагмента ДНК — транспозона. Идентичность этого фрагмента ДНК у млекопитающих и насекомых достигает 98%.

Однако Аарон Ричардсон и Джеффри Палмер (2007) утверждают: «Горизонтальное переноса генов играло главную роль в бактериальном развития и является довольно распространенным в некоторых одноклеточных эукариот. Тем не менее, распространенность и значение горизонтального переноса в эволюции многоклеточных эукариот остаются неясными. »

В связи с накоплением данных, которые показывают важность этих явлений для развития, молекулярные биологи, такие как Петер Гогарт описали горизонтальную генную передачу как «Новая Парадигма для Биологии».

Следует также отметить, что этот процесс может быть скрытой опасностью генной инженерии, это может позволить опасной трансгенной ДНК распространяться от вида к виду.

Бактерии и археи

Среди бактерий горизонтальное переноса генов достаточно обычное, даже между очень отдаленно связанные видами. Этот процесс является существенной причиной быстрого распространения резистентности (устойчивости) к антибиотикам, когда одна бактериальная клетка, которая приобрела такой устойчивости, может быстро переместить гены устойчивости ко многим другим бактерий или даже видов. Кажется, бактерии пищеварительного тракта обмениваются генетическим материалом друг с другом в пределах части кишечника, в которой они проживают. Существуют три общие механизмы горизонтальной передачи генов:

  • Трансформация, генетическое изменение клетки за счет принятия и экспрессии чужеродного генетического материала (ДНК или РНК). Этот процесс относительно простой в бактерий, но менее распространен у эукариот. Трансформация часто используется для вставки новых генов в бактерии для экспериментов или для индустриальных и медицинских приложений.
  • Трансдукция — процесс, при котором бактериальная ДНК передается от одной бактерии к другой вирусом (бактериофагом, конечно именуемый просто фагом).
  • Бактериальная конъюгация — процесс, при котором бактериальные клетки обмениваются генетическим метериалов через прямой контакт между собой.

Эукариоты

Анализ последовательностей ДНК показывает, что горизонтальное переноса генов также происходило в пределах эукариот от геномов их хлоропластов и митохондрий к ядерному генома. Согласно эндоплазматической теории, хлоропласты и митохондрии происходят от бактериальных ендосимбиотив клеток эукариот. Горизонтальная передача генов от бактерий до грибов, особенно дрожжей Saccharomyces cerevisiae хорошо задокумантована. Также существует недавнее свидетельство, что бобовый жук адзуки так или иначе приобрел генетический материал от своего ендосимбиоту-Комменсал Wolbachia, однако эти данные все еще ​​подвергаются сомнению, и свидетельство не окончательное. Сравнение последовательностей ДНК также предлагает недавнюю горизонтальную передачу некоторых генов между различными видами различных по происхождению групп организмов. Поэтому филогенетическую историю видов часто невозможно представить в виде филогенетического дерева, основываясь только на анализе нескольких отдельных генов.

Среди животных наибольший видсток генов, взятых в результате горизонтального переноса, имеет тихоход Hypsibius dujardini. Установлено, что 17% своего генома (6500 генов) эти организмы в ходе эволюции получили от бактерий, грибов, растений и архей.

Эволюционная теория

Горизонтальное переноса генов — потенциальная скрытая переменная в выводе филогенетических деревьев в филогенетике, основываясь на последовательности одного гена. Например, если представить две отдаленные бактерии, которые обменялись одним геном, филогенетическое дерево основано на этом гене покажет, что эти организмы близки, так как имеют такой же ген, хотя большинство остальных генов существенно отличаются. Поэтому, для установления филогенетического идеально использовать другую информацию, чтобы сделать вывод о филогенеза, например, присутствие или отсутствие генов, или, обычнее, включать как можно больше генов в филогенетического анализа.

Например, самый общий ген, который используется для строительства взаимоотношений филогенеза в прокариот — ген 16S рРНК, так как его последовательность четко сохраняется среди филогенетически связанных видов, но изменения достаточны, чтобы различия могли быть взвешены. Однако, в последние годы возникло убеждение, что гены 16S рРНК в принципе могут быть горизонтально перенесены. Хотя это встречается и не часто, убедительность деревьев, основанных на 16S рРНК, не окончательная.

Изображения по теме

  • Горизонтальный перенос генов
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Проверьте также
Закрыть
Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть