Mula nang matuklasan ang ganitong kababalaghan gaya ng horizontal gene transfer, na hindi mula sa mga magulang patungo sa mga supling, ang buong buhay na mundo sa ating planeta ay kinakatawan bilang isang solong sistema ng impormasyon. At sa sistemang ito nagiging posible na humiram ng matagumpay na ebolusyonaryong pag-imbento ng isang species sa isa pa. Ano ang vertical at horizontal gene transfer, ano ang mga mekanismo ng prosesong ito at mga halimbawa sa organic na mundo - lahat ng ito ay ang artikulo.
Mga gene ng kapitbahay
Alam ng lahat na nakukuha natin ang ating mga gene mula sa ating mga magulang. At sila ay mula sa kanilang mga magulang. Ito ang patayong paglipat. At kung biglang may naganap na mutation na naging kapaki-pakinabang para sa kaligtasan ng buhay o adaptasyon, at magkaroon ng foothold sa genome ng populasyon, kung gayon ang mga species ay magkakaroon ng mga pakinabang sa pakikibaka para sa pag-iral.
Kasabay nito, ang isang tao ay may sariling mga gene,Ang mga aphids ay may sariling, at ang mga pating ay may sariling. Halos imposible para sa kanila na makakuha sa pagitan ng mga species. Ngunit minsan ito ay nangyayari - ito ay pahalang na paglipat ng gene.
Ito ang nagagawa ng modernong genetic engineering. Ang mga genetically modified organism ay resulta ng naturang gene transfer (halimbawa, ang maliwanag na tardigrade sa larawan sa itaas). Ngunit sa kalikasan, ang kababalaghang ito ay umiral nang mahabang panahon.
Ang puso ng bagay
Vertical gene transfer ay ang phenomenon ng paglilipat ng hereditary material mula sa mga anyo ng magulang patungo sa mga organismong anak.
Ang Horizontal gene transfer ay isang natural na sitwasyon ng paglilipat ng mga gene mula sa isang adult na organismo patungo sa isa pa. Kasabay nito, may dalawang organismo na talagang umiiral, at kung minsan ay nabibilang sila sa magkaibang biological species.
Ang isang halimbawa ng pahalang na paglipat ng gene sa bacteria ay ang paglipat ng mga gene ng panlaban mula sa isang bacterial strain patungo sa isa pa.
Mga kinakailangang kundisyon
Upang maunawaan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, kinakailangang malaman ang mga kundisyon kung saan posible ang naturang paglipat sa prinsipyo, katulad ng:
- Kinakailangan na magkaroon ng tagapamagitan para sa "transport" ng mga gene mula sa isang cell patungo sa isa pa, mula sa isang organismo patungo sa isa pa.
- Dapat may molecular mechanism na magpapahintulot sa mga dayuhang gene na maipasok sa gene set ng host.
Ang mga kundisyong ito ay maaaring matupad ng mga retrovirus at iba pang transposon (mga elemento ng DNA). At ito mismo ang mga pamamaraan ng horizontal gene transfer na pinagtibay ngayon ng genetic engineering.
Kahit naNgayon, ang mga mekanismo ng naturang paglipat ng gene ay pinag-aaralan lamang; bilang karagdagan sa mga virus, ang naturang paglipat ay maaari ding mangyari sa tulong ng mga libreng seksyon ng mga deoxyribonucleic acid (transposoons), na pumapasok sa katawan sa pamamagitan ng isang simpleng pagpapakilala o sa mga parasitiko na organismo. Maaaring baguhin ng huli hindi lamang ang genetic apparatus ng host, kundi pati na rin ang ekolohikal na lugar nito sa biocenosis system.
Background
Ito ay ang paglipat ng mga antibiotic resistance genes sa pagitan ng iba't ibang bacterial strain na unang inilarawan sa Japan noong 1959.
Noong kalagitnaan na ng dekada 1990, napatunayan ng mga molecular biologist na ang horizontal gene transfer sa mga prokaryote at eukaryote ay kasangkot sa ebolusyonaryong pag-unlad ng buhay sa ating planeta.
Noong 2010, inilathala ang isang pag-aaral ni Propesor Cedric Feschott, na nagpakita ng pagsusuri sa genome ng opossum at saimiri monkeys. Nakagat sila ng isang uri ng surot. Sa mga genome ng mga mammal, natagpuan ang isang transpozoon na may 98% na pagkakakilanlan sa mga insekto. Para sa iyong kaalaman, hindi lang mga unggoy at opossum ang kinakagat ng mga bug na ito.
Mula ngayon, ang hypothesis ng horizontal gene transfer sa pagitan ng iba't ibang domain ng mga organismo ay naging isang bagong paradigm ng biology.
Makukulay na bug
At kung ang pahalang na paglipat ng gene sa bakterya sa nakalipas na 30 taon ay hindi nagdulot ng pagdududa sa mga biologist, kung gayon ang posibilidad nito sa mga multicellular na organismo ay nagtaas ng maraming katanungan. Noon ay naakit ang atensyon ng mga biologist ng karaniwang aphid, kung saanmay mga indibidwal na may berde at pulang kulay ng katawan.
Ang pagsusuri sa mga pigment na nagbibigay kulay sa mga pulang indibidwal ay nagsiwalat ng pagkakaroon ng mga carotenoid - mga pigment ng halaman. Saan nakakuha ang mga aphids ng mga gene na natatangi sa mga organismo ng halaman? Ngayon, ang pagkakasunud-sunod ng genome ng insekto ay isang medyo simpleng bagay para sa mga mananaliksik. Ito ay kung paano natuklasan na ang mga gene ng aphids na responsable para sa synthesis ng red pigment ay ganap na kapareho ng sa ilang fungi na parasitize sa katawan ng aphids nang hindi nagdudulot ng anumang nakikitang pinsala.
Malamang, sa bukang-liwayway ng ebolusyon ng aphid (mga 80 milyong taon na ang nakalilipas) nagkaroon ng pagkabigo sa genetic machine at ang fungal genes ay binuo sa insect genome.
Ebolusyon at biodiversity
Lahat ng phylogenetic systematic ng organic na mundo ay nakabatay sa konsepto ng divergence ni Darwin. Ang kakanyahan nito ay ang mga sumusunod: sa sandaling mangyari ang reproductive isolation sa pagitan ng mga populasyon ng isang species, maaari nating pag-usapan ang proseso ng speciation. At mayroon nang dalawang species na patuloy na nagbabago batay sa natural selection at random mutations.
Ang pagtuklas ng pahalang na paglipat ng gene sa pagitan ng mga species at mas malaking taxa ay nagpatunay lamang na sa napakaikling panahon ng espasyo-oras (4 bilyong taon), ang mga buhay na bagay sa ating planeta ay maaaring pumunta mula sa mga unicellular na anyo tungo sa lubos na organisadong mga multicellular.
Kaya, ang buong biota ng planeta ay nagiging isang solong laboratoryo para sa paglikha ng mga bagong namamanang katangian, at ito ay ang pahalang na paggalaw ng mga gene.maaari at patuloy na makabuluhang mapabilis ang proseso ng ebolusyon.
Himiram tayo ng ilang genes
Noong 2015, pinag-aralan ng geneticist na si Alistair Crisp mula sa Cambridge (UK) ang mga genome ng 12 species ng fruit fly Drosophila, 4 na species ng roundworm at 10 species ng primates (isa rito ay isang tao). Hinahanap ng scientist ang mga "alien" na seksyon ng DNA.
Kinumpirma ng mga resulta ng pananaliksik ang pagkakaroon ng 145 na rehiyon sa mga genome na resulta ng pahalang na paglipat ng gene sa mga eukaryote.
Ang ilan sa mga gene na ito ay kasangkot sa metabolismo ng mga protina at lipid, ang isa pa - sa mga immune response. Pinakamahalaga, posible na matukoy ang mga posibleng donor ng mga gene na ito. Sila pala ay mga protista (ang pinakasimpleng eukaryote), bacteria (prokaryotes) at fungi.
Ano naman sa amin
Maaasahang nalalaman na sa pamamagitan ng pahalang na paglipat ng gene sa mga tao, lumitaw ang mga gene na responsable para sa mga uri ng dugo na AB0.
Karamihan sa mga ebidensiya para sa naturang paglipat ng gene sa mga primata ay napaka sinaunang pinagmulan, mula pa sa isang karaniwang ninuno na may iba pang mga chordates.
Ayon sa mga kamakailang pag-aaral, ang pagbuo ng inunan sa mga tao ay may pananagutan din sa gene ng virus, na nakuha sa isang lugar sa madaling araw ng pagbuo ng mga inunan na hayop.
Ang mga resulta ng sequencing ng genome ng tao ay nagpakita na naglalaman ito ng humigit-kumulang 8% ng mga piraso ng viral genome, na tinatawag na "sleeping genes".
The Age of Mutants
Narito na tayoang paksa ng mga kwentong katatakutan na kinatatakutan ng mga berdeng aktibista. Paano kung mag-on ang "natutulog" na mga gene na ito? O ang isang tik ay kumagat sa isang tao at humihila ng isang uri ng kakila-kilabot sa kanyang genome? O kumakain ba tayo ng genetically modified soybeans at nagiging mutant? Ngunit pagkatapos ng lahat, sa loob ng 4 na bilyong taon, ang biodiversity sa planeta ay tumaas lamang, at ikaw at ako ay medyo parang mga balyena, tulad ng mga aphids ay parang kabute. Bakit ganun?
Una, ang mekanismo ng pahalang na paglipat ay umiiral sa kalikasan hangga't may buhay mismo. At sa halimbawa ng mga aphids, ganap na malinaw na ang naturang paglipat ng gene ay tiyak na naglalayong dagdagan ang kakayahang umangkop ng mga organismo sa mga kondisyon sa kapaligiran (ang mga pula ay hindi gaanong nakikita sa ilang bahagi ng mga halaman). At ang mga inhinyero ng genetic sa ganitong kahulugan ay hindi nakabuo ng anumang bago. Ang mga kamatis na may mga arctic fish genes ay nagpapataas ng cold tolerance, na nagpapahintulot sa kanila na lumaki sa hilagang mga rehiyon.
Pangalawa, sa kabila ng posibilidad ng genetic transfer, hindi pa natin naobserbahan ang unification (uniformity) ng genome ng lahat ng nabubuhay na organismo sa planeta. Ang katatagan ng biological system, na kung saan ay ang cell at ang organismo, ay sapat na mataas upang limitahan ang hindi mahusay na paglipat ng gene. Ngunit sa parehong oras, ang paglipat na ito ay ang tool ng biological evolution, na humahantong sa biodiversity. Kaya't hindi magtatagal bago magmukhang saranggola ang mga oso at magmumukhang mga hunyango ang mga aso.
