Перенесення гена

Під Перенесення гена стосується штучного або природного перенесення чужорідного генетичного матеріалу в запліднену яєчну клітину. Точніше, окремі гени переносяться з організму-донора в організм-реципієнт. Розрізняють горизонтальну та вертикальну передачу генів. Перенесення гена може відбуватися шляхом трансформації, кон'югації або трансфекції. Технічні процеси - це, наприклад, мікроін'єкція або біологічний метод, також відомий як «генний пістолет».

Що таке передача гена?

Горизонтальний перенос генів - це процес, при якому генетичний матеріал приймається або передається без статевих репродуктивних шляхів і незалежно від видових меж. У цьому процесі ген із специфічною властивістю вводиться в геном і там активується. Точніше, це означає, що генетичний матеріал не передається по лінії, в той час як вертикальний перенос гена відбувається через предків до потомства.

У теорії еволюції горизонтальний перенос генів дає пояснення виникненню, наприклад, мікроорганізмів, які характеризуються великими стрибками в розвитку. Від цього, у свою чергу, вертикальну передачу необхідно диференціювати як особливу форму, завдяки якій збудники хвороби передаються іншому за допомогою генетичного складу одного зараженого покоління.

Горизонтальний перенос був доведений у мікроорганізмів та безхребетних. Наприклад, гени, стійкі до антибіотиків, поширюються серед бактерій. Що стосується бактерій Вульбахії, з іншого боку, весь геном контрабандно потрапляє в клітини плодової мухи, навіть якщо лише деякі з генів беруть на себе певні функції.

Через швидке розщеплення танггенної ДНК поза клітиною малоймовірно, що в мікробіологічній фауні відбудеться горизонтальний перенос генів. Переважно це відбувається в лабораторії. Поява самих різних резистентностей та збудників може, в свою чергу, дати інформацію про природний перенос генів.

Такий перенесення генів було доведено, наприклад, у ґрунтовій бактерії "Agrobacterium tumefaciens", яка має здатність переносити ДНК до рослинних клітин, процес, який вперше описали бельгійські молекулярні біологи Марк Ван Монтагу та Йозеф Шелл у 1983 році та грамнегативна паличка бактерії "Bartonella henselae", яка здатна переносити ДНК в еукаріотичні клітини за допомогою власної транспортної системи.

Вертикальна передача генів, у свою чергу, є хрестом, який відбувається у двох особин або рослин на статевій основі, завдяки чому гени передаються наступним поколінням. Потім ми говоримо про передачу по вертикальній лінії спуску.

Наприклад, якщо трансгенні та не трансгенні рослини схрещуються, нетрансгенні рослини також займають конструкції генів. Він також може передаватися хромосомам, які мають генетичні дефекти.

Що стосується мікроорганізмів, передача ДНК потомству називається вертикальною передачею. Цей термін також описує передачу збудників під час вагітності, процесу народження та після народження від матері до дитини. Тут можуть виникати інфекційні захворювання, такі як краснуха чи ВІЛ.

Функція та завдання

У генній інженерії горизонтальний перенос генів використовується для створення генетично модифікованих організмів. Процедура включає численні методи, які залежать від зміни, про яку йдеться, наприклад, прокаріот чи еукаріот. Перший описує живих істот, які не мають ядра. Це, наприклад, бактерії, точніше еубактерії та архебактерії. Вони характеризуються високою біологічною пристосованістю та простою морфологією, не мають мітохондрій, генома, вільного в цитоплазмі, мають складний позаклітинний матрикс та додаткову ДНК.

Відповідно, еукаріоти - це організми, які мають ядро ​​і розвиваються із вихідних клітин, що містять ядро. Це в свою чергу можуть бути спорами або зиготами. Зигота - це диплоїдна клітина, що виникла з яйцеклітини та сперматозоїдів. Спори - це одно- або багатоклітинні мікроорганізми, що мають високу стійкість до впливу навколишнього середовища.

У прокаріотів відбувається трансформація, трансдукція та кон'югація, у еукаріотів - трансфекція. Під час трансдукції інфекція бактеріофагами передає фрагменти ДНК між двома бактеріями. Під час кон'югації ДНК переноситься з однієї бактерії в іншу. Також від донора до реципієнта через межі видів. Бактерії, які діють як донори, мають F-фактор, який в першу чергу робить можливим кон'югацію. Зв'язок між бактеріями створюється за допомогою плазмового моста, і донор передає плазміду реципієнту. Трансформація, у свою чергу, - це поглинання вільної ДНК бактеріями.

Хвороби та недуги

Зараз дослідникам вдалося довести, що генетичний склад людини не тільки передавались з одного покоління в інше за допомогою вертикальної передачі генів, але й те, що люди також переймали їх від бактерій у процесі еволюції. Понад сто генів мікроорганізмів увійшло в геном людини за допомогою горизонтальної передачі генів.

Результат дослідження вперше викликав бурхливість у 2001 році, але все ще вважався суперечливим. Оскільки більш широка база даних геномів стала доступною з роками, британські вчені порівнювали гени видів фруктових мух, приматів, різних круглих червів та людини з генетичним складом мікроорганізмів. Результатом у людини стало 145 генів, які спочатку походять із світу мікробів, а також виконують важливі завдання, наприклад, вони беруть участь у метаболізмі ліпідів або в різних імунних реакціях.

Такий горизонтальний перенос генів, ймовірно, відбувається в той момент, коли різні види ще не розкололися. Навпаки, передача генів у такому вигляді існувала і донині у круглих червів та плодових мух. Як такі бактерії були введені в геном людини, поки не з’ясовано. Одне з можливих пояснень - віруси, які могли послужити засобом транспорту.

Взагалі, передача генів може позитивно впливати на здоров'я організмів, зробивши їх імунізованими до зовнішньої сприйнятливості, але може статися і зворотне, внаслідок чого збудники хвороб, як і у випадку вірусу ІХ, передаються іншому організму.