Różnica między pionowym a poziomym przenoszeniem genów

Kluczowa różnica - pionowy vs poziomy transfer genów
 

Transfer genów odnosi się do procesu przenoszenia lub wymiany materiału genetycznego między organizmami. DNA z genami funkcjonalnymi jest wymieniany między organizmami, powodując zmianę ich składu genomowego. Może występować w dwóch typach o nazwie pionowy transfer genów i poziomy transfer genów. Poziomy transfer genów odnosi się do procesu, w którym materiał genetyczny jest przenoszony między niepowiązanymi 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.

ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest pionowe przenoszenie genów
3. Co to jest poziomy transfer genów
4. Porównanie obok siebie - pionowy vs poziomy transfer genów
5. Podsumowanie

Co to jest pionowy transfer genów?

Pionowy transfer genów to metoda przenoszenia genów z rodzica na potomstwo. Może to nastąpić poprzez rozmnażanie płciowe lub bezpłciowe lub sztuczne mechanizmy. Ten proces jest powszechnym mechanizmem zachodzącym między pokrewnymi organizmami. Genomy są przekazywane z pokolenia na pokolenie poprzez naturalne pionowe przenoszenie genów w żywych organizmach. W programach hodowli roślin celowe jest pionowe przenoszenie genów w celu przeniesienia ważnych genów do generacji F1. Dwie rośliny krzyżuje się seksualnie, aby wymieszać ich geny i przejść do następnego pokolenia. Dzięki temu cenne cechy mogą być przechowywane w potomstwie, umożliwiając obieg w przyszłych pokoleniach.

U bakterii najczęstszą metodą rozmnażania bezpłciowego jest rozszczepienie binarne. W wyniku podwójnego rozszczepienia 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 przenoszenia genów.

Rycina 01: Pionowy transfer genów bakterii podczas binarnego rozszczepienia

Co to jest poziome przenoszenie genów?

Horyzontalny transfer genów jest mechanizmem, w którym materiał genetyczny jest przenoszony między organizmami niepowiązanymi. Jest również znany jako boczny transfer genów. Występuje między różnymi genomami, na przykład między różnymi gatunkami. Organizmy nabywają różne cechy poprzez przenoszenie genów. Poziomy transfer genów różni się od transferu genów od rodzica do potomstwa.

Poziome przenoszenie genów jest łatwe dzięki kilku rodzajom DNA posiadanym przez organizmy. Są to głównie mobilne elementy genetyczne, takie jak transpozony (skaczące geny), plazmidy (nie chromosomalny kolisty DNA) i bakteriofagi (wirusy infekujące bakterie). Występuje za pośrednictwem kilku mechanizmów, jak następuje.

Poziome mechanizmy przenoszenia genów

Transformacja

Prokarioty mogą specjalnie pobierać wolne DNA w postaci plazmidów.

Koniugacja bakteryjna

 Tryb rozmnażania płciowego, który występuje pomiędzy tymczasowo połączonymi dwiema komórkami. Podczas koniugacji plazmidy F są przenoszone od dawcy do biorcy, co powoduje transfer materiału genetycznego między dwoma organizmami, jak pokazano na rycinie 02. Jest to główny mechanizm związany z poziomym przenoszeniem genów.

Transdukcja

Bakteriofag jest w stanie wstrzyknąć swoje DNA do bakterii po zakażeniu, co powoduje przeniesienie genu między dwiema bakteriami podczas drugiej infekcji. Odbywa się to poprzez dwa procesy o nazwie uogólniona i specjalistyczna transdukcja.

Zastosowania poziomego przenoszenia genów

Horyzontalny transfer genów jest wykorzystywany w inżynierii genetycznej. Obce DNA można rekombinować lub wstawiać do genomu organizmu biorcy w poziomym przenoszeniu genów. Pozwala odbiorcom nabyć nowe cechy ważne dla wzrostu i przetrwania. Horyzontalny transfer genów jest niezwykle ważny w adaptacji i ewolucji zarówno prokariotów, jak i eukariotów. Korzystne cechy są filtrowane przez dobór naturalny i przyczyniają się do ewolucji. Niektóre organizmy nabywają geny, które są cenne dla adaptacji i ewolucji poprzez poziomy transfer genów. Na przykład nabycie oporności na antybiotyki przez bakterie jest wynikiem poziomego transferu genów.

Horyzontalny transfer genów jest najbardziej preferowany wśród blisko spokrewnionych taksonów niż bardzo różne gatunki. Może również wystąpić między bakteriami żyjącymi w tym samym mikrośrodowisku.

Rycina 02: Poziomy transfer genów bakterii podczas koniugacji

Jaka jest różnica między pionowym a poziomym przenoszeniem genów?

Pionowe vs poziome przenoszenie genów
Pionowy transfer genów odnosi się do procesu przenoszenia materiału genetycznego z rodzica na potomstwo poprzez rozmnażanie.	Horyzontalny transfer genów odnosi się do procesu przenoszenia materiału genetycznego między organizmami niepowiązanymi.
Metody
Może to nastąpić za pomocą środków seksualnych, bezpłciowych lub sztucznych.	Transformacja, transdukcja i koniugacja bakteryjna są mechanizmami zaangażowanymi w poziomy transfer genów.
Występowanie
To powszechny proces.	Jest to mniej powszechny proces.
Zależność od mobilnego DNA
Nie zależy od mobilnych elementów genetycznych.	Jest to możliwe dzięki ruchomym elementom DNA, takim jak transpozony, plazmidy, bakteriofagi.

Podsumowanie - pionowy vs poziomy transfer genów

Transfer genów może zachodzić między osobami spokrewnionymi i niepowiązanymi. Istnieją dwa główne typy przenoszenia genów o nazwie pionowej i poziomej. Pionowa transmisja genów odbywa się od rodzica do potomstwa. Podczas rozmnażania lub krzyżowania roślin geny są przenoszone z rodziców na potomstwo. Poziomy transfer genów zachodzi między różnymi gatunkami, które nie są spokrewnione. Nie jest to możliwe jako pionowe przenoszenie genów. Jednak z powodu ruchomych elementów DNA, takich jak plazmidy, skaczące geny i bakteriofagi, wymiana genów między organizmami odbywa się w poziomie poprzez koniugację, transdukcję i transformację. Poziomy transfer genów jest powszechny u bakterii i archeonów niż u eukariontów. Jest to różnica między pionowym i poziomym transferem genów.

Odniesienie:
1. Hotopp, Julie C. Dunning. „Horyzontalny transfer genów między bakteriami i zwierzętami”. Trendy w genetyce: TIG. U.S. National Library of Medicine, kwiecień 2011. Web. 09 maja 2017 r
2. Rogers, Kara. „Horyzontalny transfer genów”. Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 22 listopada 2016. Web. 09 maja 2017 r. Https://www.britannica.com/science/horizontal-gene-transfer
3. Lacroix, Benoît. „Transfer DNA z bakterii do Eukariontów”. MBio. N.p., 12 lipca 2016 r. Internet. 09 maja 2017 r

Zdjęcie dzięki uprzejmości:
1. „Binary Fission 2” Autor: Ecoddington14 - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Binary_Fission.png (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia
2. „Koniugacja” autor: Adenosine - praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia