水平遺伝子導入とは何ですか？

事実上すべての生物は、遺伝情報が親から子孫に伝達される垂直遺伝子伝達を介して遺伝物質を広めることができます。 対照的に、水平遺伝子導入のプロセス、または水平遺伝子導入のプロセスは、すべての種に共通しているわけではありません。 このタイプの遺伝子導入では、遺伝物質は親でも子孫でもない生物間で伝達されます。 代わりに、2つの生物は通常無関係であり、多くの場合異なる種です。

ほとんどの真核生物は、主に垂直遺伝子導入を介して遺伝物質を獲得し、その間にDNA組換えが発生します。 対照的に、水平遺伝子導入は、単細胞生物、特に細菌が新しい遺伝物質を獲得する最も一般的な方法であると考えられています。 バクテリアは性的組換えなしで繁殖するため、これは重要です。 したがって、水平移動により、細菌種は多様性を維持できます。

細菌の水平遺伝子導入は一般的な現象です。 細菌が遺伝物質を水平方向に交換する方法は3つあります。 これら3つはすべて自然に発生し、実験室で実施して、非天然タンパク質を合成する能力などの新しい特性を持つ細菌を遺伝子操作することもできます。

形質転換は、細菌が裸のDNAまたはRNA分子を摂取し、細胞内で発現させるプロセスです。 形質導入では、バクテリアに感染するウイルスであるバクテリオファージによって遺伝物質が伝達されます。 最後に、細菌接合があります。この接合では、多くの場合プラスミドである遺伝物質が細胞間接触を介して転送されます。 コンジュゲーションは、トランスポゾンとプラスミド、細菌ゲノムとは別個の独立した2種類の遺伝物質によって媒介されます。

ウイルスが水平遺伝子伝達を介して遺伝情報を伝達することもできるという証拠がいくつかあります。 最も強力な指標の1つに、 ミミウイルス 、 ママ ウイルス 、 スプートニクと呼ばれるウイルスが含まれます。 ミミウイルスとママ ウイルスはどちらもスプートニクの既知の宿主であり、少数の遺伝子が3種すべてに共通しています。 スプートニクは、これら3つの生物の進化の歴史のある時点で、2つの宿主ウイルス間で遺伝子を移したと考えられています。

真菌、昆虫、および植物の種を含む特定の真核生物も、水平遺伝子導入に関与しています。 最もよく知られている例の1つは、細菌と酵母の一種であるSaccharomyces cerevisiaeとの間の水平遺伝伝達です。 真核生物間の遺伝子導入のもう1つの例は、アズキビートルとボルバキアと呼ばれる細菌です。 植物の世界では、 Rafflesiaceaeと呼ばれる植物科の寄生虫が遺伝情報を宿主に転送し、藻類の種が藻類を捕食するウミウシの種に遺伝物質を転送しました。