Μεταφορά γονιδίων

Σύμφωνα με το Μεταφορά γονιδίων αναφέρεται στην τεχνητή ή φυσική μεταφορά ξένου γενετικού υλικού σε ένα γονιμοποιημένο ωάριο. Πιο συγκεκριμένα, μεμονωμένα γονίδια μεταφέρονται από έναν οργανισμό δότη σε έναν οργανισμό δέκτη. Γίνεται διάκριση μεταξύ οριζόντιας και κάθετης μεταφοράς γονιδίων. Η μεταφορά γονιδίων μπορεί να πραγματοποιηθεί με μετασχηματισμό, σύζευξη ή επιμόλυνση. Οι τεχνικές διεργασίες είναι, για παράδειγμα, η μικροένεση ή η βιολογική μέθοδος, επίσης γνωστή ως «πιστόλι γονιδίων».

Τι είναι η μεταφορά γονιδίων;

Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι μια διαδικασία κατά την οποία το γενετικό υλικό λαμβάνεται ή μεταφέρεται χωρίς σεξουαλικές αναπαραγωγικές οδούς και ανεξάρτητα από τα όρια των ειδών. Σε αυτήν τη διαδικασία, ένα γονίδιο με συγκεκριμένη ιδιότητα εισάγεται σε ένα γονιδίωμα και ενεργοποιείται εκεί. Πιο συγκεκριμένα, αυτό σημαίνει ότι το γενετικό υλικό δεν μεταφέρεται κατά μήκος μιας γενεαλογίας, ενώ η κατακόρυφη μεταφορά γονιδίων πραγματοποιείται μέσω των προγόνων στους απογόνους.

Στη θεωρία της εξέλιξης, η οριζόντια μεταφορά γονιδίων παρέχει μια εξήγηση για την εμφάνιση, για παράδειγμα, μικροοργανισμών που χαρακτηρίζονται από μεγάλα άλματα στην ανάπτυξη. Από αυτό, με τη σειρά του, η κάθετη μετάδοση πρέπει να διαφοροποιείται ως ειδική μορφή, με την οποία τα παθογόνα μεταδίδονται σε άλλο μέσω της γενετικής σύνθεσης μιας μολυσμένης γενιάς.

Η οριζόντια μεταφορά έχει αποδειχθεί σε μικροοργανισμούς και ασπόνδυλα. Για παράδειγμα, γονίδια που είναι ανθεκτικά στα αντιβιοτικά εξαπλώνονται μεταξύ βακτηρίων. Στην περίπτωση των βακτηρίων Wolbachia, από την άλλη πλευρά, ένα ολόκληρο γονιδίωμα λαθραία εισάγεται στα κύτταρα μιας μύγας φρούτων, ακόμη και αν μερικά από τα γονίδια αργότερα αναλαμβάνουν ορισμένες λειτουργίες.

Λόγω της ταχείας διάσπασης του διαγονιδιακού DNA έξω από ένα κύτταρο, είναι μάλλον απίθανο να πραγματοποιηθεί οριζόντια μεταφορά γονιδίων στη μικροβιολογική πανίδα. Συνήθως πραγματοποιείται στο εργαστήριο. Η εμφάνιση διαφορετικών αντιστάσεων και παθογόνων από μόνη της θα μπορούσε με τη σειρά της να παρέχει πληροφορίες σχετικά με μια φυσική μεταφορά γονιδίου.

Μια τέτοια μεταφορά γονιδίων έχει αποδειχθεί, για παράδειγμα, στο βακτήριο του εδάφους "Agrobacterium tumefaciens", το οποίο έχει την ικανότητα να μεταφέρει DNA σε φυτικά κύτταρα, μια διαδικασία που περιγράφηκε για πρώτη φορά από τους Βέλγους μοριακούς βιολόγους Marc Van Montagu και Jozef Schell το 1983, και στο το αρνητικό κατά gram βακτήριο "Bartonella henselae", το οποίο είναι ικανό να μεταφέρει DNA σε ευκαρυωτικά κύτταρα μέσω του δικού του συστήματος μεταφοράς.

Η κατακόρυφη μεταφορά γονιδίων, με τη σειρά της, είναι ένας σταυρός που εμφανίζεται σε δύο άτομα ή φυτά σεξουαλική βάση, με την οποία τα γονίδια μεταδίδονται στις επόμενες γενιές. Στη συνέχεια μιλάμε για μετάδοση κατά μήκος της κατακόρυφης γραμμής καθόδου.

Εάν, για παράδειγμα, διαγονιδιακά και μη διαγονιδιακά φυτά διασταυρωθούν, τα μη διαγονιδιακά φυτά προσλαμβάνουν επίσης τα κατασκευάσματα των γονιδίων. Μπορεί επίσης να μεταδοθεί σε χρωμοσώματα που έχουν γενετικά ελαττώματα.

Στην περίπτωση μικροοργανισμών, η μετάδοση του DNA στους απογόνους ονομάζεται κάθετη μετάδοση. Αυτός ο όρος περιγράφει επίσης τη μετάδοση παθογόνων κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, της διαδικασίας γέννησης και μετά τη γέννηση από τη μητέρα στο παιδί. Εδώ μπορούν να εμφανιστούν μολυσματικές ασθένειες, όπως η ερυθρά ή ο ιός HIV.

Λειτουργία & εργασία

Στη γενετική μηχανική, οριζόντια μεταφορά γονιδίων χρησιμοποιείται για τη δημιουργία γενετικά τροποποιημένων οργανισμών. Η διαδικασία περιλαμβάνει πολλές μεθόδους που εξαρτώνται από την εν λόγω αλλαγή, π.χ. εάν είναι προκαρυώτης ή ευκαρυώτης. Το πρώτο περιγράφει ζωντανά όντα που δεν έχουν πυρήνα. Αυτά είναι, για παράδειγμα, βακτήρια, πιο συγκεκριμένα ευβακτήρια και αρχαϊκά βακτήρια. Χαρακτηρίζονται από υψηλή βιολογική προσαρμοστικότητα και απλή μορφολογία, δεν έχουν μιτοχόνδρια, ένα γονιδίωμα απαλλαγμένο από το κυτταρόπλασμα, δεν έχουν πολύπλοκη εξωκυτταρική μήτρα και πρόσθετο DNA.

Κατά συνέπεια, τα ευκαρυωτικά είναι οργανισμοί που έχουν πυρήνα και αναπτύσσονται από αρχικά κύτταρα που περιέχουν πυρήνα. Αυτά με τη σειρά τους μπορεί να είναι σπόρια ή ζυγώτες. Ο ζυγώτης είναι ένα διπλοειδές κύτταρο που έχει προκύψει από τα ωάρια και τα σπερματοζωάρια. Τα σπόρια είναι μεμονωμένοι ή πολυκύτταροι μικροοργανισμοί με υψηλή αντοχή στις περιβαλλοντικές επιδράσεις.

Στα προκαρυωτικά, ο μετασχηματισμός, η μεταγωγή και η σύζευξη λαμβάνουν χώρα · σε ευκαρυώτες, επιμόλυνση. Κατά τη μεταγωγή, μια μόλυνση με βακτηριοφάγους μεταφέρει θραύσματα DNA μεταξύ δύο βακτηρίων. Κατά τη σύζευξη, το DNA μεταφέρεται από το ένα βακτήριο στο άλλο. Επίσης από τον δότη έως τον παραλήπτη πέρα ​​από τα όρια των ειδών. Τα βακτήρια που δρουν ως δότες έχουν τον παράγοντα F που καθιστά δυνατή τη σύζευξη. Η σύνδεση μεταξύ των βακτηρίων δημιουργείται μέσω γέφυρας πλάσματος και ο δότης μεταφέρει το πλασμίδιο στον δέκτη. Ο μετασχηματισμός, με τη σειρά του, είναι η πρόσληψη ελεύθερου DNA από βακτήρια.

Ασθένειες και παθήσεις

Οι ερευνητές μπόρεσαν τώρα να αποδείξουν ότι το ανθρώπινο γενετικό μακιγιάζ δεν μεταφέρθηκε μόνο από τη μια γενιά στην επόμενη μέσω μεταφοράς κάθετου γονιδίου, αλλά και ότι οι άνθρωποι τα ανέλαβαν επίσης από βακτήρια κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Περισσότερα από εκατό γονίδια μικροοργανισμών εισήλθαν στο ανθρώπινο γονιδίωμα μέσω οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων.

Το αποτέλεσμα της έρευνας προκάλεσε αρχικά αναταραχή το 2001, αλλά εξακολουθούσε να θεωρείται αμφιλεγόμενο. Καθώς μια πιο εκτεταμένη βάση δεδομένων γονιδιώματος έγινε διαθέσιμη καθώς προχωρούσαν τα χρόνια, Βρετανοί επιστήμονες συνέκριναν τα γονίδια από είδη μύγας φρούτων, πρωτευόντων, διάφορων σκουληκιών και ανθρώπων με τη γενετική σύνθεση των μικροοργανισμών. Το αποτέλεσμα στους ανθρώπους ήταν 145 γονίδια, τα οποία προέρχονταν αρχικά από τον κόσμο των μικροβίων και εκτελούν επίσης σημαντικές εργασίες, για παράδειγμα εμπλέκονται στον μεταβολισμό των λιπιδίων ή σε διάφορες ανοσολογικές αντιδράσεις.

Μια τέτοια οριζόντια μεταφορά γονιδίων συμβαίνει πιθανώς σε μια εποχή που τα διαφορετικά είδη δεν είχαν ακόμη χωριστεί. Αντίθετα, η μεταφορά γονιδίων σε αυτήν τη μορφή υπήρχε μέχρι σήμερα σε σκουλήκια και μύγες φρούτων. Το πώς αυτά τα βακτήρια εισήχθησαν στο ανθρώπινο γονιδίωμα δεν έχει ακόμη διευκρινιστεί. Μια πιθανή εξήγηση είναι οι ιοί που θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως μέσο μεταφοράς.

Γενικά, η μεταφορά γονιδίων μπορεί να έχει θετική επίδραση στην υγεία των οργανισμών καθιστώντας τους ανοσοποιημένους σε εξωτερική ευαισθησία, αλλά μπορεί επίσης να συμβεί το αντίθετο, όπου τα παθογόνα, όπως στην περίπτωση του ιού ΗΙ, μεταδίδονται σε άλλο οργανισμό.