Οριζόντια μεταφορά γονιδίων
Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων (HGT) (ή πλευρική μεταφορά γονιδίων) είναι οποιαδήποτε διαδικασία κατά την οποία ένας οργανισμός λαμβάνει γενετικό υλικό από έναν άλλο οργανισμό χωρίς να είναι απόγονος αυτού του οργανισμού.
Αντίθετα, η κάθετη μεταφορά συμβαίνει όταν ένας οργανισμός λαμβάνει γενετικό υλικό από τον πρόγονό του, π.χ. τον γονέα του ή ένα είδος από το οποίο έχει εξελιχθεί.
Οι περισσότερες σκέψεις στη γενετική έχουν επικεντρωθεί στην κάθετη μεταφορά, αλλά υπάρχει μια αυξανόμενη συνειδητοποίηση ότι η οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι ένα σημαντικό φαινόμενο. Μεταξύ των µονοκύτταρων οργανισµών µπορεί να είναι η κυρίαρχη µορφή γενετικής µεταφοράς. Η τεχνητή οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι μια μορφή γενετικής μηχανικής.
Μηχανισμός
Υπάρχουν διάφοροι μηχανισμοί για την οριζόντια μεταφορά γονιδίων:
- Μετασχηματισμός, η γενετική αλλοίωση ενός κυττάρου που προκύπτει από την εισαγωγή, πρόσληψη και έκφραση ξένου γενετικού υλικού (DNA ή RNA). Η διαδικασία αυτή είναι σχετικά συχνή στα βακτήρια, αλλά λιγότερο στους ευκαρυώτες. Ο μετασχηματισμός χρησιμοποιείται συχνά στα εργαστήρια για την εισαγωγή νέων γονιδίων σε βακτήρια για πειράματα ή για βιομηχανικές ή ιατρικές εφαρμογές.
- Μεταγωγή, η διαδικασία κατά την οποία το βακτηριακό DNA μεταφέρεται από ένα βακτήριο σε ένα άλλο από έναν βακτηριακό ιό (βακτηριοφάγο ή "φάγο").
- Βακτηριακή σύζευξη, μια διαδικασία κατά την οποία ένα βακτηριακό κύτταρο μεταφέρει γενετικό υλικό σε ένα άλλο κύτταρο μέσω επαφής κυττάρου με κύτταρο.
- Ένας παράγοντας μεταφοράς γονιδίων ή "GTA" είναι ένα στοιχείο που μοιάζει με ιό και περιέχει τυχαία κομμάτια του χρωμοσώματος του ξενιστή. Βρίσκονται στα περισσότερα μέλη της τάξης των αλφαπρωτεοβακτηρίων Rhodobacterales. Κωδικοποιούνται από το γονιδίωμα του ξενιστή. Τα GTA μεταφέρουν το DNA τόσο συχνά που μπορεί να έχουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη.
Μια έκθεση του 2010 διαπίστωσε ότι γονίδια ανθεκτικότητας στα
αντιβιοτικά μπορούν να μεταφερθούν με μηχανική επεξεργασία των GTAs στο εργαστήριο. - Integrons, ένα βακτηριακό "κιτ" για τη μεταφορά γονιδιακών κασετών.
Ιστορία
Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων περιγράφηκε για πρώτη φορά στην Ιαπωνία σε μια δημοσίευση του 1959 που κατέδειξε τη μεταφορά ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά μεταξύ διαφορετικών ειδών βακτηρίων.
Στα μέσα της δεκαετίας του 1980, ο Syvanen πρότεινε ότι η πλευρική γονιδιακή μεταφορά όχι μόνο είχε βιολογική σημασία, αλλά συμμετείχε στη διαμόρφωση της εξελικτικής ιστορίας από την αρχή της ζωής στη Γη.
"Ολοένα και περισσότερο, οι μελέτες γονιδίων και γονιδιωμάτων δείχνουν ότι έχει συμβεί σημαντική οριζόντια μεταφορά μεταξύ προκαρυωτών". Το φαινόμενο φαίνεται ότι είχε κάποια σημασία και για τους μονοκύτταρους ευκαρυώτες. Όπως παρατηρούν οι Bapteste κ.ά., "πρόσθετα στοιχεία δείχνουν ότι η μεταφορά γονιδίων μπορεί επίσης να είναι ένας σημαντικός εξελικτικός μηχανισμός στην εξέλιξη των πρωτίστων".
Υπάρχουν ενδείξεις ότι έχουν επηρεαστεί ακόμη και ανώτερα φυτά και ζώα. Οι Richardson και Palmer (2007) αναφέρουν: "Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων (HGT) έχει διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη βακτηριακή εξέλιξη και είναι αρκετά συχνή σε ορισμένους μονοκύτταρους ευκαρυώτες. Ωστόσο, η επικράτηση και η σημασία της HGT στην εξέλιξη των πολυκύτταρων ευκαρυωτών παραμένει ασαφής".
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ε: Τι είναι η οριζόντια μεταφορά γονιδίων;
A: Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι μια διαδικασία κατά την οποία ένας οργανισμός αποκτά γενετικό υλικό από έναν άλλο οργανισμό που δεν είναι απόγονός του.
Ερ: Πώς διαφέρει η οριζόντια μεταφορά γονιδίων από την κάθετη μεταφορά;
A: Η κάθετη μεταφορά συμβαίνει όταν ένας οργανισμός παίρνει γενετικό υλικό από τον πρόγονό του, ενώ η οριζόντια γονιδιακή μεταφορά συμβαίνει όταν ένας οργανισμός αποκτά γενετικό υλικό από έναν άλλο οργανισμό που δεν είναι απόγονός του.
Ερ: Σε τι έχει επικεντρωθεί το μεγαλύτερο μέρος της σκέψης στη γενετική;
Α: Το μεγαλύτερο μέρος της σκέψης στη γενετική έχει επικεντρωθεί στην κάθετη μεταφορά.
Ερ: Γιατί η οριζόντια μεταφορά γονιδίων αποτελεί σημαντικό φαινόμενο;
Α: Η οριζόντια γονιδιακή µεταφορά είναι σηµαντικό φαινόµενο επειδή µεταξύ των µονοκύτταρων οργανισµών µπορεί να είναι η κυρίαρχη µορφή γενετικής µεταφοράς.
Ερ: Τι είναι η τεχνητή οριζόντια γονιδιακή μεταφορά;
Α: Η τεχνητή οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι ένας τύπος γενετικής μηχανικής που περιλαμβάνει τη σκόπιμη μεταφορά γενετικού υλικού από έναν οργανισμό σε έναν άλλο.
Ερ: Μπορεί να συμβεί οριζόντια μεταφορά γονιδίων μεταξύ οργανισμών διαφορετικών ειδών;
Α: Ναι, η οριζόντια μεταφορά γονιδίων μπορεί να συμβεί μεταξύ οργανισμών διαφορετικών ειδών.
Ερ: Σε όλους τους οργανισμούς παρατηρείται οριζόντια μεταφορά γονιδίων;
Α: Όχι, μόνο ορισμένοι οργανισμοί υφίστανται οριζόντια μεταφορά γονιδίων, ιδίως μονοκύτταροι οργανισμοί.
