Pagrindinis skirtumas – vertikalus ir horizontalus genų perkėlimas
Genų perdavimas reiškia genetinės medžiagos pernešimo ar mainų tarp organizmų procesą. DNR, kurioje yra funkciniai genai, keičiasi tarp organizmų, todėl pasikeičia jų genominė sudėtis. Jis gali atsirasti dviejų tipų, vadinamų vertikaliu genų perdavimu ir horizontaliu genų perdavimu. Horizontalus genų perdavimas reiškia procesą, kurio metu genetinė medžiaga perduodama tarp nesusijusių asmenų. Vertikalus genų perdavimas reiškia procesą, kai genai perduodami iš tėvų jų palikuonims. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp vertikalaus ir horizontalaus genų perdavimo. Vertikalus genų perdavimas yra įprastas tarp organizmų, o horizontalus genų perdavimas yra rečiau.
Kas yra vertikalusis genų perkėlimas?
Vertikalus genų perdavimas yra genų perdavimo iš tėvų į palikuonis metodas. Tai gali atsirasti lytinio dauginimosi arba nelytinio dauginimosi arba dirbtinių mechanizmų būdu. Šis procesas yra bendras mechanizmas, vykstantis tarp susijusių organizmų. Genomai perduodami iš vienos kartos į kitą kartą per vertikalų genų perdavimą gyvuose organizmuose natūraliai. Augalų selekcijos programose vertikalus genų perkėlimas yra tikslingas, kad svarbūs genai būtų perkelti į F1 kartą. Du augalai kryžminami lytiškai, kad susimaišytų jų genai ir perduotų kitai kartai. Tai darant palikuonyje gali būti išsaugotos vertingos savybės, leidžiančios cirkuliuoti ateities kartoms.
Bakterijose labiausiai paplitęs nelytinis dauginimosi būdas yra dvejetainis dalijimasis. Dvejetainis dalijimasis lemia dvi identiškas bakterijų ląsteles. Tai yra vertikalaus bakterijų genų perdavimo metodo pavyzdys. Žmonėms liga, vadinama AIDS, perduodama iš tėvų motinos kūdikiui dėl vertikalaus genų perdavimo.
01 pav. Vertikalus bakterijų genų perkėlimas dvejetainio dalijimosi metu
Kas yra horizontalusis genų perkėlimas?
Horizontalus genų perdavimas yra mechanizmas, kuriuo genetinė medžiaga perduodama tarp nesusijusių organizmų. Jis taip pat žinomas kaip šoninis genų perdavimas. Jis atsiranda tarp skirtingų genomų, pavyzdžiui, tarp skirtingų rūšių. Per genų perdavimą organizmai įgyja skirtingas savybes. Horizontalus genų perdavimas skiriasi nuo geno perdavimo iš tėvų palikuoniui.
Horizontalus genų perkėlimas yra palengvintas dėl kelių organizmų turimų DNR tipų. Tai daugiausia mobilūs genetiniai elementai, tokie kaip transpozonai (šokinėjantys genai), plazmidės (ne chromosominė žiedinė DNR) ir bakteriofagai (bakterijos, užkrečiančios virusus). Tai vyksta keliais mechanizmais, kaip nurodyta toliau.
Horizontalieji genų perdavimo mechanizmai
Transformacija
Prokariotai gali specialiai paimti laisvą DNR plazmidžių pavidalu.
Bakterijų konjugacija
Lytinio dauginimosi būdas, vykstantis tarp laikinai sujungtų dviejų ląstelių. Konjugacijos metu F plazmidės perduodamos iš donoro recipientui, todėl genetinė medžiaga perduodama tarp dviejų organizmų, kaip parodyta 02 paveiksle. Tai yra pagrindinis mechanizmas, susijęs su horizontaliu genų perkėlimu.
Transdukcija
Užsikrėtęs bakteriofagas gali įšvirkšti savo DNR į bakteriją, todėl antrosios infekcijos metu genai perduodami tarp dviejų bakterijų. Tai vyksta per du procesus, vadinamus apibendrinta ir specializuota transdukcija.
Horizontalaus genų perdavimo naudojimas
Horizontalus genų perkėlimas naudojamas genų inžinerijoje. Svetima DNR gali būti rekombinuota arba įterpta į recipiento organizmo genomą horizontalaus genų perdavimo metu. Tai leidžia gavėjams įgyti naujų savybių, svarbių augimui ir išlikimui. Horizontalus genų perdavimas yra nepaprastai svarbus tiek prokariotų, tiek eukariotų adaptacijoje ir evoliucijoje. Palankios savybės yra filtruojamos per natūralią atranką ir prisideda prie evoliucijos. Kai kurie organizmai per horizontalų genų perdavimą įgyja genus, kurie yra vertingi prisitaikymui ir evoliucijai. Pavyzdžiui, bakterijų atsparumas antibiotikams yra horizontalaus genų perdavimo rezultatas.
Horizontalus genų perdavimas yra palankiausias tarp artimai susijusių taksonų nei labai skirtingų rūšių. Tai taip pat gali atsirasti tarp bakterijų, gyvenančių toje pačioje mikroaplinkoje.
02 pav. Horizontalus bakterijų genų perdavimas konjugacijos metu
Kuo skiriasi vertikalus ir horizontalus genų perkėlimas?
Vertikalus prieš horizontalųjį genų perkėlimą |
|
| Vertikalus genų perdavimas reiškia procesą, kurio metu genetinė medžiaga perduodama iš tėvų palikuonims reprodukcijos būdu. | Horizontalus genų perkėlimas reiškia procesą, per kurį genetinė medžiaga perduodama tarp nesusijusių organizmų. |
| Metodai | |
| Tai gali atsirasti seksualiniu, aseksualiu arba dirbtiniu būdu. | Transformacija, transdukcija ir bakterijų konjugacija yra mechanizmai, susiję su horizontaliu genų perkėlimu. |
| Įvykis | |
| Tai įprastas procesas. | Tai rečiau paplitęs procesas. |
| Priklausomybė nuo mobiliojo DNR | |
| Tai nepriklauso nuo mobiliųjų genetinių elementų. | Tai įmanoma dėl mobilių DNR elementų, tokių kaip transpozonai, plazmidės, bakteriofagai. |
Santrauka – vertikalus ir horizontalus genų perkėlimas
Genų perdavimas gali įvykti tarp susijusių ir nesusijusių asmenų. Yra du pagrindiniai genų perdavimo tipai, vadinami vertikaliais ir horizontaliais. Vertikalus genų perdavimas vyksta iš tėvų į palikuonis. Dauginimosi ar augalų kryžminimo metu genai perduodami iš tėvų palikuonims. Horizontalus genų perdavimas vyksta tarp skirtingų rūšių, kurios nėra susijusios. Tai neįmanoma, nes vertikalus genų perdavimas. Tačiau dėl mobilių DNR elementų, tokių kaip plazmidės, šokinėjantys genai ir bakteriofagai, genai keičiasi tarp organizmų horizontaliai per konjugaciją, transdukciją ir transformaciją. Horizontalus genų perdavimas yra įprastas bakterijose ir archejose nei eukariotuose. Tai yra skirtumas tarp vertikalaus ir horizontalaus genų perdavimo.
