Yatay gen transfer mekanizmaları ve örnekler



yatay gen aktarımı veya lateral gen transferi, babadan oğula olmayan organizmalar arasında genetik materyal değişimidir. Bu olay aynı kuşaktan bireyler arasında gerçekleşir ve tek hücreli veya çok hücreli varlıklarda meydana gelebilir.

Yatay transfer üç ana mekanizma ile gerçekleşir: konjugasyon, transformasyon ve transdüksiyon. İlk tipte, uzun DNA parçalarını değiştirmek mümkündür, son ikisinde transfer genetik materyalin küçük bölümleriyle sınırlıdır..

Karşıt kavram transferdir. dikey Genetik bilginin bir organizmadan yavrularına geçtiği genler. Bu işlem, bitkiler ve hayvanlar gibi ökaryotlarda yaygındır. Buna karşılık, yatay transfer mikroorganizmalarda yaygındır.

Ökaryotlarda yatay transfer çok yaygın değildir. Bununla birlikte, virüslerin belirli genleri edinen insanların soyları da dahil olmak üzere bu olgunun değişiminin kanıtı vardır..

indeks

  • 1 Yatay gen aktarımı nedir?
  • 2 Mekanizmalar
    • 2.1 Konjugasyon
    • 2.2 Dönüşüm
    • 2.3 İletim
  • 3 Örnekler
  • 4 Genlerin evrimde yatay transferi
  • 5 Kaynakça

Yatay gen aktarımı nedir?

Üreme sırasında, ökaryotik organizmalar, dikey gen transferi olarak bilinen bir işlemde genlerini bir nesilden yavrularına (yavrular) geçirirler. Prokaryotlar da bu adımı gerçekleştirir, ancak fisyon olgusu veya diğer mekanizmalar tarafından aseksüel üreme yoluyla.

Bununla birlikte, prokaryotlarda yatay gen transferi olarak adlandırılan genetik materyali değiştirmenin başka bir yolu vardır. Burada, DNA parçaları aynı kuşak organizmalar arasında değiş tokuş edilir ve bir türden diğerine geçebilir.

Yatay transfer bakteriler arasında nispeten yaygındır. Antibiyotiklere direnç gösteren genlerden örnek alın. Bu önemli DNA fragmanları normalde farklı türlerin bakterileri arasında transfer edilir.

Bahsedilen mekanizmalar, enfeksiyonları tedavi ederken önemli tıbbi komplikasyonları varsayar.

mekanizmalar

DNA'nın yatay transferle değiştirilebileceği üç temel mekanizma vardır. Bunlar konjugasyon, transformasyon ve transdüksiyondur..

birleşme

Konjugasyon yoluyla gen transferi, iki bakteri arasında doğrudan temas içeren tek tiptir..

Bununla birlikte, cinsel reprodüksiyon yoluyla gen değişimi (genellikle dahil olan organizmalar arasında bir temas olduğu yerlerde), çünkü süreç çok farklı olduğundan karşılaştırılmamalıdır. Ana farklar arasında mayoz yokluğu.

Konjugasyon sırasında, genetik materyalin bir bakteriden diğerine geçişi, pili adı verilen bir yapı tarafından kurulan fiziksel bir temas vasıtasıyla gerçekleştirilir. Bu, değişimin gerçekleştiği bir bağlantı köprüsü olarak çalışır.

Her ne kadar bakteriler cinsiyete göre farklılaşmasa da, faktör F (doğurganlık f) olarak bilinen küçük bir dairesel DNA taşıyan organizma için "erkek" olarak bilinir. Bu hücreler konjugasyon sırasında donördür ve materyali faktörü olmayan başka bir hücreye geçirirler..

F faktörü DNA, cinsel faktörün replikasyonunu ve cinsel penin sentezini kontrol eden yaklaşık 40 genden oluşur..

Konjugasyon sürecinin ilk kanıtı Lederberg ve Tatum'un deneylerinden geliyor, ancak sonunda temasın transfer için gerekli olduğunu kanıtlayan Bernard Davis'ti..

transformasyon

Dönüşüm, bir konukçu bakterinin yakınındaki ortamda bulunan çıplak bir DNA molekülünün alınmasını içerir. Bu DNA parçası başka bir bakteri geliyor.

Proses doğal olarak gerçekleştirilebilir, çünkü bakteriyel popülasyonlar normal olarak transformasyona uğrar. Benzer şekilde, bakterileri dışarıda bulunan bir DNA'yı almaya zorlamak için laboratuvarda dönüşüm simüle edilebilir..

Teorik olarak, herhangi bir DNA parçası alınabilir. Bununla birlikte, işlemin küçük molekülleri içerdiği gözlemlenmiştir..

transdüksiyon

Son olarak, transdüksiyon mekanizması, bir donör bakterisinden DNA'yı bir alıcıya taşıyan bir faj (virüs) vasıtasıyla gerçekleşir. Önceki durumda olduğu gibi, aktarılan DNA miktarı nispeten azdır, çünkü virüsün DNA taşıma kapasitesi sınırlıdır..

Genellikle, bu mekanizma filogenetik olarak bakteri kapaması ile sınırlıdır, çünkü DNA'yı taşıyan virüs, materyali enjekte edebilmek için bakterilerin spesifik reseptörlerine bağlanmalıdır..

Örnekler

Endonükleazlar, bir polinükleotit zinciri içindeki fosfodiester bağlarını içeriden kırabilen enzimlerdir - bu yüzden "endo" olarak bilinirler. Bu enzimler hiçbir yerde kesilmez, kısıtlama bölgeleri adı verilen özel bölgeleri vardır..

EcoRI enzimleri için amino asit dizisi (in E. coli) ve RSRI (içinde Rhodobacter sferoidler) net bir şekilde yakın bir evrimsel ilişki olduğunu belirten, birbirlerine% 50 özdeş olan yaklaşık 300 amino asit kalıntısı dizisine sahiptir..

Bununla birlikte, diğer moleküler ve biyokimyasal özelliklerin incelenmesi sayesinde, bu iki bakteri çok farklıdır ve filogenetik bakış açısıyla çok ilgili değildir..

Ek olarak, EcoRI enzimini kodlayan gen, normalde kullanılanlardan farklı çok özel kodonlar kullanır E. coli, bu nedenle, genin bu bakteri kaynaklı olmadığından şüpheleniliyor.

Genlerin evrimde yatay transferi

1859 yılında, İngiliz doğa bilimci Charles Darwin, biyolojik seleksiyonu, doğal seleksiyon yoluyla evrim teorisi ile kök saldı. İkonik kitabında, Türlerin kökeni, Darwin, türler arasında var olan şecere ilişkilerini göstermek için hayat ağacının benzetmesini önermektedir..

Günümüzde filogeniler, genetik bilginin dikey olarak iletildiği - ebeveynlerden çocuklara - olduğu düşünülen böyle bir metaforun resmi bir temsilidir..

Bu vizyonu çok hücreli organizmalara büyük bir sıkıntı olmadan uygulayabiliriz ve Darwin'in önerdiği gibi dallanmış bir desen elde edeceğiz..

Bununla birlikte, dalların füzyon olmadan bu temsilinin mikroorganizmalara uygulanması zordur. Farklı prokaryotların genomlarını karşılaştırırken, soylar arasında geniş gen aktarımı olduğu açıktır..

Bu nedenle, ilişkilerin düzeni, yatay gen aktarımının prevalansı sayesinde, birbirine bağlı ve birleştirilen dallarla daha fazla bir ağa benzer..

referanslar

  1. Gogarten, J.P., ve Townsend, J.P. (2005). Yatay gen transferi, genom yeniliği ve evrimi. Doğa Değerlendirmeleri Mikrobiyoloji, 3(9), 679.
  2. Keeling, P.J., ve Palmer, J.D. (2008). Ökaryotik evrimde yatay gen transferi. Doğa Genetiği, 9(8), 605.
  3. Pierce, B.A. (2009). Genetik: Kavramsal bir yaklaşım. Ed. Panamericana Medical.
  4. Russell, P., Hertz, P. ve McMillan, B. (2013). Biyoloji: Dinamik Bilim. Nelson Eğitim.
  5. Sumbali, G. ve Mehrotra, R. S. (2009). Mikrobiyolojinin ilkeleri. McGraw-Hill.
  6. Syvanen, M., ve Kado, C. I. (2001). Yatay gen aktarımı. Akademik Basın.
  7. Tortora, G.J., Funke, B.R., & Case, C.L. (2007). Mikrobiyolojiye giriş. Ed. Panamericana Medical.