Horizontāla gēnu pārnese
Horizontāla gēnu pārnese (HGT) (vai sānu gēnu pārnese) ir process, kurā organisms iegūst ģenētisko materiālu no cita organisma, nebūdams tā pēcnācējs.
Turpretī vertikālā pārnese notiek tad, kad organisms saņem ģenētisko materiālu no sava priekšteča, piemēram, vecāka vai sugas, no kuras tas ir attīstījies.
Lielākā uzmanība ģenētikā ir pievērsta vertikālajai pārnesei, taču arvien vairāk cilvēku apzinās, ka horizontālā gēnu pārnese ir nozīmīga parādība. Vienšūnu organismu vidū tā varētu būt dominējošais ģenētiskās pārneses veids. Mākslīga horizontāla gēnu pārnese ir gēnu inženierijas veids.
Mehānisms
Pastāv vairāki horizontālās gēnu pārneses mehānismi:
- Transformācija - šūnas ģenētiska pārveidošana, kas rodas, ieviešot, uzņemot un izpaužot svešu ģenētisko materiālu (DNS vai RNS). Šis process ir samērā izplatīts baktērijās, bet mazāk - eikariontos. Transformāciju bieži izmanto laboratorijās, lai ieviestu jaunus gēnus baktērijās eksperimentiem vai rūpnieciskiem vai medicīniskiem mērķiem.
- Transdukcija - process, kurā baktēriju DNS no vienas baktērijas uz citu pārnes baktēriju vīruss (bakteriofāgs jeb fāgs).
- Baktēriju konjugācija - process, kurā baktērijas šūna, kontaktējoties šūnai ar šūnas šūnu, pārnes ģenētisko materiālu uz citu šūnu.
- Gēnu pārneses aģents jeb GTA ir vīrusam līdzīgs elements, kas satur nejaušus saimnieka hromosomas fragmentus. Tie ir sastopami lielākajā daļā alfaproteobaktēriju kārtas Rhodobacterales pārstāvju. Tos kodē saimnieka genoms. GTA tik bieži pārnes DNS, ka tiem var būt svarīga loma evolūcijā.
Kādā 2010. gada ziņojumā konstatēts, ka rezistences pret
antibiotikām gēnus var pārnest, laboratorijā izstrādājot GTA. - Integroni, baktēriju "komplekts" gēnu kasešu pārnesei.
Vēsture
Horizontālā gēnu pārnese pirmo reizi tika aprakstīta Japānā 1959. gada publikācijā, kurā tika pierādīta rezistences pret antibiotikām pārnese starp dažādām baktēriju sugām.
80. gadu vidū Syvanens izteica pieņēmumu, ka laterālajai gēnu pārnesei ir ne tikai bioloģiska nozīme, bet tā ir bijusi iesaistīta evolūcijas vēstures veidošanā no dzīvības pirmsākumiem uz Zemes.
"Gēnu un genomu pētījumi arvien biežāk liecina, ka starp prokariotiem ir notikusi ievērojama horizontāla pārnese." Šķiet, ka šis fenomens ir bijis nozīmīgs arī vienšūnu eikariontiem. Kā atzīmē Bapteste et al., "papildu pierādījumi liecina, ka gēnu pārnese varētu būt svarīgs evolūcijas mehānisms arī protivielu evolūcijā".
Ir daži pierādījumi, ka tas ir skāris pat augstākos augus un dzīvniekus. Ričardsons un Palmers (2007) norāda: "Horizontālai gēnu pārnesei (HGT) ir bijusi liela nozīme baktēriju evolūcijā, un tā ir diezgan izplatīta arī dažos vienšūnu eikariontos. Tomēr HGT izplatība un nozīme daudzšūnu eikarionītu evolūcijā joprojām nav skaidra".
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir horizontāla gēnu pārnese?
A: Horizontāla gēnu pārnese ir process, kurā organisms iegūst ģenētisko materiālu no cita organisma, kas nav tā pēcnācējs.
J: Ar ko horizontālā gēnu pārnese atšķiras no vertikālās pārneses?
A: Vertikālā pārnese notiek, kad organisms iegūst ģenētisko materiālu no sava priekšteča, bet horizontālā gēnu pārnese notiek, kad organisms iegūst ģenētisko materiālu no cita organisma, kas nav tā pēcnācējs.
J: Uz ko ir koncentrēta lielākā daļa ģenētikā izmantoto ideju?
A.: Lielākā daļa ģenētikā ir koncentrējusies uz vertikālo pārnesi.
J: Kāpēc horizontālā gēnu pārnese ir nozīmīga parādība?
A: Horizontālā gēnu pārnese ir nozīmīga parādība, jo starp vienšūnu organismiem tā var būt dominējošais ģenētiskās pārneses veids.
J: Kas ir mākslīga horizontāla gēnu pārnese?
A: Mākslīga horizontāla gēnu pārnese ir gēnu inženierijas veids, kas ietver apzinātu ģenētiskā materiāla pārnesi no viena organisma uz citu.
J: Vai horizontāla gēnu pārnese var notikt starp dažādu sugu organismiem?
A: Jā, horizontāla gēnu pārnese var notikt starp dažādu sugu organismiem.
Vai visos organismos notiek horizontāla gēnu pārnese?
A: Nē, horizontāla gēnu pārnese notiek tikai dažos organismos, jo īpaši vienšūnu organismos.
