Kluczowa różnica – pionowy i poziomy transfer genów
Transfer genów odnosi się do procesu transferu lub wymiany materiału genetycznego między organizmami. DNA niosące funkcjonalne geny jest wymieniane między organizmami, powodując zmianę ich składu genomowego. Może występować w dwóch typach, nazwanych pionowym transferem genów i poziomym transferem genów. Horyzontalny transfer genów odnosi się do procesu, w którym materiał genetyczny jest przenoszony między niespokrewnionymi osobnikami. Pionowy transfer genów odnosi się do procesu, w którym geny są przenoszone z rodzica na potomstwo. Jest to kluczowa różnica między pionowym i poziomym transferem genów. Pionowy transfer genów jest powszechny wśród organizmów, podczas gdy poziomy transfer genów jest mniej powszechny.
Co to jest pionowy transfer genów?
Pionowy transfer genów to metoda transferu genów od rodzica do potomstwa. Może wystąpić poprzez rozmnażanie płciowe lub rozmnażanie bezpłciowe lub sztuczne mechanizmy. Ten proces jest powszechnym mechanizmem zachodzącym między powiązanymi organizmami. Genomy są przekazywane z pokolenia na pokolenie poprzez wertykalne przeniesienie genów w organizmach żywych w sposób naturalny. W programach hodowli roślin celowo dokonuje się pionowego przenoszenia genów w celu przeniesienia ważnych genów do pokolenia F1. Dwie rośliny są krzyżowane płciowo, aby zmieszać swoje geny i przejść do następnego pokolenia. Dzięki temu potomstwu można przechowywać cenne cechy, umożliwiając krążenie w przyszłych pokoleniach.
U bakterii najczęstszą metodą rozmnażania bezpłciowego jest rozszczepienie binarne. W wyniku rozszczepienia binarnego powstają dwie identyczne komórki bakteryjne. Jest to przykład pionowej metody przenoszenia genów bakterii. U ludzi choroba zwana AIDS przenosi się z matki na dziecko z powodu pionowego transferu genów.
Rysunek 01: Pionowy transfer genów bakterii podczas rozszczepienia binarnego
Co to jest poziomy transfer genów?
Poziomy transfer genów to mechanizm, w którym materiał genetyczny jest przenoszony między niespokrewnionymi organizmami. Jest również znany jako boczny transfer genów. Występuje między różnymi genomami, na przykład między różnymi gatunkami. Organizmy nabywają różne cechy poprzez transfer genów. Horyzontalny transfer genów różni się od transferu genów od rodzica do potomstwa.
Poziome przenoszenie genów jest łatwe dzięki kilku typom DNA posiadanym przez organizmy. Są to głównie ruchome elementy genetyczne, takie jak transpozony (skaczące geny), plazmidy (niechromosomalny kolisty DNA) i bakteriofagi (bakterie infekujące wirusy). Dzieje się to za pośrednictwem kilku mechanizmów w następujący sposób.
Horyzontalne mechanizmy transferu genów
Transformacja
Prokariota są w stanie pobierać wolne DNA w postaci plazmidów specjalnie.
Koniugacja bakteryjna
Tryb rozmnażania płciowego, który zachodzi między tymczasowo połączonymi dwiema komórkami. Podczas koniugacji plazmidy F są przenoszone od dawcy do biorcy, co skutkuje transferem materiału genetycznego między dwoma organizmami, jak pokazano na rycinie 02. Jest to główny mechanizm związany z poziomym transferem genów.
Transdukcja
Bakteriofag jest w stanie wstrzyknąć swoje DNA do bakterii po zakażeniu, co powoduje przeniesienie genów między dwiema bakteriami podczas drugiej infekcji. Odbywa się to poprzez dwa procesy zwane transdukcją uogólnioną i wyspecjalizowaną.
Zastosowanie poziomego transferu genów
Transfer genów w poziomie jest stosowany w inżynierii genetycznej. Obcy DNA można zrekombinować lub wstawić do genomu organizmu biorcy w horyzontalnym przenoszeniu genów. Pozwala odbiorcom nabyć nowe cechy ważne dla wzrostu i przetrwania. Poziomy transfer genów jest niezwykle ważny w adaptacji i ewolucji zarówno prokariontów, jak i eukariontów. Korzystne cechy są filtrowane przez dobór naturalny i przyczyniają się do ewolucji. Niektóre organizmy nabywają geny cenne dla adaptacji i ewolucji poprzez horyzontalny transfer genów. Na przykład nabycie przez bakterie oporności na antybiotyki jest wynikiem horyzontalnego transferu genów.
Poziomy transfer genów jest najbardziej preferowany wśród blisko spokrewnionych taksonów niż bardzo różnych gatunków. Może również wystąpić pomiędzy bakteriami zamieszkującymi to samo mikrośrodowisko.
Rysunek 02: Poziomy transfer genów bakterii podczas koniugacji
Jaka jest różnica między pionowym a poziomym transferem genów?
Pionowy i poziomy transfer genów |
|
| Pionowy transfer genów odnosi się do procesu, który przenosi materiał genetyczny od rodzica do potomstwa poprzez rozmnażanie. | Poziomy transfer genów odnosi się do procesu, który przenosi materiał genetyczny między niespokrewnionymi organizmami. |
| Metody | |
| Może wystąpić drogą seksualną, bezpłciową lub sztuczną. | Transformacja, transdukcja i koniugacja bakterii to mechanizmy zaangażowane w poziomy transfer genów. |
| Wystąpienie | |
| To powszechny proces. | Jest to mniej powszechny proces. |
| Zależność od mobilnego DNA | |
| Nie zależy to od mobilnych elementów genetycznych. | Jest to możliwe dzięki ruchomym elementom DNA, takim jak transpozony, plazmidy, bakteriofagi. |
Podsumowanie – Przenoszenie genów w pionie i poziomie
Transfer genów może mieć miejsce między spokrewnionymi i niespokrewnionymi osobami. Istnieją dwa główne typy przenoszenia genów zwane pionowymi i poziomymi. Pionowa transmisja genów zachodzi od rodzica do potomstwa. Podczas rozmnażania lub krzyżowania roślin geny są przekazywane z rodziców na potomstwo. Horyzontalny transfer genów zachodzi między różnymi gatunkami, które nie są spokrewnione. Nie jest to możliwe jako pionowe przenoszenie genów. Jednak ze względu na ruchome elementy DNA, takie jak plazmidy, geny przeskakujące i bakteriofagi, wymiana genów między organizmami odbywa się poziomo poprzez koniugację, transdukcję i transformację. Poziomy transfer genów jest powszechny u bakterii i archeonów niż u eukariontów. To jest różnica między pionowym i poziomym transferem genów.
