Что такое горизонтальный перенос генов?

Практически все организмы могут распространять генетический материал посредством вертикальной передачи генов, при которой генетическая информация передается от родителей к потомству. Напротив, процесс горизонтального переноса генов - или бокового переноса генов - не является общим для всех видов. При этом типе переноса генов генетический материал передается между организмами, которые не являются родителями, и потомством. Вместо этого два организма обычно не связаны и часто бывают разных видов.

Большинство эукариотических организмов приобретают генетический материал главным образом посредством вертикального переноса генов, во время которого происходит рекомбинация ДНК. Напротив, считается, что горизонтальный перенос генов является наиболее распространенным способом, которым одноклеточные организмы, в частности бактерии, приобретают новый генетический материал. Это важно, потому что бактерии размножаются без половой рекомбинации; поэтому горизонтальный перенос позволяет бактериальным видам сохранять разнообразие.

Горизонтальный перенос генов у бактерий является обычным явлением. Есть три способа, которыми бактерии могут обмениваться генетическим материалом по горизонтали. Все три из них происходят естественным путем и также могут быть выполнены в лаборатории для генетической инженерии бактерий с новыми свойствами, такими как способность синтезировать неместные белки.

Трансформация - это процесс, при котором бактерии поглощают обнаженные молекулы ДНК или РНК и экспрессируют их в клетке. При трансдукции генетический материал передается бактериофагами, которые являются вирусами, заражающими бактерии. Наконец, существует бактериальная конъюгация, при которой генетический материал, часто плазмиды, передается через межклеточный контакт. Конъюгация опосредуется транспозонами и плазмидами, двумя типами генетического материала, которые отличаются от бактериального генома и не зависят от него.

Есть некоторые доказательства того, что вирусы могут также передавать генетическую информацию посредством горизонтальной передачи генов. Одним из самых сильных индикаторов являются вирусы, называемые Мимивирус , Мамавирус и Спутник . И Мимивирус, и Мамавирус являются известными хозяевами спутника , и небольшое количество генов является общим для всех трех видов. Считается, что Спутник передал гены между двумя вирусами-хозяевами в какой-то момент эволюционной истории этих трех организмов.

Некоторые эукариоты, включая виды грибов, насекомых и растений, также участвуют в горизонтальном переносе генов. Одним из наиболее известных примеров является горизонтальный генетический перенос между бактериями и Saccharomyces cerevisiae , разновидностью дрожжей. Другой пример генетического переноса между эукариотами - это жук бобов азуки и бактерия Wolbachia . В растительном мире паразиты семейства растений, называемых Rafflesiaceae , передали генетическую информацию своим хозяевам, а вид водорослей передал генетический материал виду морских слизней, которые охотятся на водорослей.