Co je horizontální přenos genů?

Prakticky všechny organismy mohou šířit genetický materiál pomocí vertikálního přenosu genů, ve kterém jsou genetické informace přenášeny z rodičů na potomky. Naproti tomu proces horizontálního přenosu genů - nebo laterálního přenosu genů - není společný pro všechny druhy. Při tomto typu přenosu genů se genetický materiál přenáší mezi organismy, které nejsou rodiči a potomky. Místo toho jsou tyto dva organismy obvykle nesouvisející a jsou často různého druhu.

Většina eukaryotických organismů získává genetický materiál hlavně prostřednictvím vertikálního přenosu genů, během kterého dochází k rekombinaci DNA. Na rozdíl od toho se předpokládá, že horizontální přenos genů je nejčastějším způsobem, kterým jednobuněčné organismy, zejména bakterie, získávají nový genetický materiál. To je důležité, protože bakterie se rozmnožují bez sexuální rekombinace; horizontální přenos proto umožňuje bakteriálním druhům udržovat rozmanitost.

Horizontální přenos genů u bakterií je běžným jevem. Existují tři způsoby, jak si bakterie mohou horizontálně vyměňovat genetický materiál. Všechny tři se vyskytují přirozeně a lze je také provádět v laboratoři za účelem genetického inženýrství bakterií s novými vlastnostmi, jako je schopnost syntetizovat nepřirozené proteiny.

Transformace je proces, při kterém bakterie přijímají nahé molekuly DNA nebo RNA a exprimují je v buňce. Při transdukci je genetický materiál přenášen bakteriofágy, což jsou viry, které infikují bakterie. Nakonec dochází k bakteriální konjugaci, ve které je genetický materiál, často plazmidy, přenášen mezibuněčným kontaktem. Konjugace je zprostředkována transpozony a plazmidy, dvěma typy genetického materiálu, které jsou odlišné a nezávislé na bakteriálním genomu.

Existují důkazy, že viry mohou také přenášet genetické informace pomocí horizontálního přenosu genů. Jeden z nejsilnějších indikátorů zahrnuje viry zvané Mimivirus , Mamavirus a Sputnik . Mimivirus i mamavirus jsou známými hostiteli Sputniku a malý počet genů je společný pro všechny tři druhy. Předpokládá se, že Sputnik přenášel geny mezi svými dvěma hostitelskými viry v určitém okamžiku během evoluční historie těchto tří organismů.

Některé eukaryoty, včetně druhů hub, hmyzu a rostlin, se také účastní horizontálního přenosu genů. Jedním z nejznámějších příkladů je horizontální genetický přenos mezi bakteriemi a Saccharomyces cerevisiae , druhem kvasinek. Dalším příkladem genetického přenosu mezi eukaryoty je brouk azuki a bakterie zvaná Wolbachia . Ve světě rostlin paraziti rostlinné rodiny zvané Rafflesiaceae přenesli genetické informace na své hostitele a druh řas přenesl genetický materiál na druh mořského slimáka, který se živí řasami.