آليات نقل الجينات الأفقية والأمثلة

ال نقل الجينات الأفقية أو نقل الجينات الجانبية هو تبادل المواد الجينية بين الكائنات الحية ، وهو ما لا يحدث من الأب إلى الابن. يحدث هذا الحدث بين أفراد من نفس الجيل ويمكن أن يحدث في كائنات أحادية الخلية أو متعددة الخلايا.

يحدث النقل الأفقي من خلال ثلاث آليات رئيسية هي: الاقتران والتحول والتحول. في النوع الأول ، يمكن تبادل أجزاء طويلة من الحمض النووي ، بينما يقتصر النقل في الشريحتين الأخيرتين على أجزاء صغيرة من المادة الوراثية..

المفهوم المعاكس هو النقل عمودي الجينات ، حيث تنتقل المعلومات الوراثية من كائن حي إلى نسله. هذه العملية واسعة الانتشار في حقيقيات النوى ، مثل النباتات والحيوانات. في المقابل ، النقل الأفقي شائع في الكائنات الحية الدقيقة.

في حقيقيات النوى ، النقل الأفقي ليس شائعًا جدًا. ومع ذلك ، هناك أدلة على تبادل هذه الظاهرة ، بما في ذلك أصل البشر ، الذين حصلوا على جينات معينة عن طريق الفيروسات.

مؤشر

• 1 ما هو نقل الجينات الأفقي?
• 2 آليات
  • 2.1 الاقتران
  • 2.2 التحول
  • 2.3 التحويل
• 3 أمثلة
• 4 النقل الأفقي للجينات في التطور
• 5 المراجع

ما هو نقل الجينات الأفقي?

أثناء التكاثر ، تقوم الكائنات حقيقية النواة بتمرير جيناتها من جيل إلى ذريتها (ذرية) في عملية تعرف باسم نقل الجينات الرأسية. تؤدي بدائيات النوى هذه الخطوة أيضًا ، ولكن من خلال التكاثر اللاجنسي من قبل ظاهرة الانشطار أو غيرها من الآليات.

ومع ذلك ، في بدائيات النوى هناك طريقة أخرى لتبادل المواد الجينية تسمى نقل الجينات الأفقية. هنا ، يتم تبادل شظايا الحمض النووي بين الكائنات الحية من نفس الجيل ويمكن أن تنتقل من نوع إلى آخر.

النقل الأفقي شائع نسبيا بين البكتيريا. خذ مثال الجينات التي تسبب مقاومة للمضادات الحيوية. يتم نقل هذه شظايا الحمض النووي المهم عادة بين البكتيريا من الأنواع المختلفة.

الآليات المذكورة تفترض مضاعفات طبية كبيرة عند علاج الالتهابات.

آليات

هناك ثلاث آليات أساسية يمكن من خلالها تبادل الحمض النووي عن طريق النقل الأفقي. هذه هي الاقتران ، والتحول والتحول.

اقتران

نقل الجينات عن طريق الاقتران هو النوع الوحيد الذي ينطوي على اتصال مباشر بين البكتيريا.

ومع ذلك ، لا ينبغي مقارنتها بتبادل الجينات من خلال التكاثر الجنسي (حيث عادة ما يكون هناك اتصال بين الكائنات الحية المعنية) ، لأن العملية مختلفة تمامًا. من بين الاختلافات الرئيسية هو عدم وجود الانقسام الاختزالي.

أثناء الاقتران ، يتم نقل المادة الوراثية من بكتيريا إلى أخرى عن طريق الاتصال المادي الذي أنشأته بنية تسمى pili. يعمل هذا كجسر اتصال ، حيث يحدث التبادل.

على الرغم من أن البكتيريا لا تفرق بين الجنسين ، إلا أنها تُعرف باسم "الذكر" بالنسبة للكائن الحي الذي يحمل الحمض النووي الدائري المعروف باسم العامل F (الخصوبة f). هذه الخلايا هي المتبرع أثناء الاقتران ، وهي تنقل المادة إلى خلية أخرى تفتقر إلى العامل.

يتكون الحمض النووي لعامل F من حوالي 40 جينًا ، والتي تتحكم في تكاثر العامل الجنسي وتخليق الحوض الجنسي.

الدليل الأول على عملية الاقتران يأتي من تجارب ليدربرغ وتاتوم ، لكن برنارد ديفيس هو الذي أثبت أخيرًا أن الاتصال كان ضروريًا للنقل.

تحول

ويشمل التحول أخذ جزيء الحمض النووي العاري الموجود في البيئة بالقرب من بكتيريا مضيفة. هذا الجزء من الحمض النووي يأتي من بكتيريا أخرى.

يمكن تنفيذ هذه العملية بشكل طبيعي ، حيث أن التجمعات البكتيرية تخضع عادة للتحول. وبالمثل ، يمكن محاكاة التحول في المختبر لإجبار البكتيريا على أخذ الحمض النووي من الاهتمام الموجود في الخارج.

من الناحية النظرية ، يمكن أخذ أي جزء من الحمض النووي. ومع ذلك ، فقد لوحظ أن العملية تنطوي على جزيئات صغيرة.

ترنسدوكأيشن

أخيرًا ، تحدث آلية الانتقال عن طريق فج (فيروس) يحمل الحمض النووي من بكتيريا مانحة إلى مستلم. كما في الحالة السابقة ، تكون كمية الحمض النووي المنقولة صغيرة نسبيًا ، لأن قدرة الفيروس على حمل الحمض النووي محدودة.

عادةً ، تقتصر هذه الآلية على البكتيريا القريبة نسبيًا ، حيث يجب أن يرتبط الفيروس الذي يحمل الحمض النووي بمستقبلات محددة من البكتيريا حتى يتمكن من حقن المادة..

أمثلة

تعتبر النويدات الداخلية من الإنزيمات التي لديها القدرة على تكسير روابط فوسفات الأوعية داخل سلسلة من النيوكليوتيد ، من الداخل - لهذا السبب تُعرف باسم "إندو". هذه الانزيمات لا تقطع في أي مكان ، لديها مواقع محددة للقيام بذلك ، وتسمى مواقع تقييد.

تسلسل الأحماض الأمينية لإنزيمات EcoRI (في كولاي) و RSRI (في رودوباكتر sphaeroidesتمتلك سلسلة من حوالي 300 من بقايا الأحماض الأمينية ، والتي تمثل 50 ٪ متطابقة مع بعضها البعض ، مما يدل بوضوح على وجود علاقة تطورية وثيقة.

ومع ذلك ، فبفضل دراسة الخصائص الجزيئية والكيميائية الحيوية الأخرى ، تختلف هاتان البكتريا اختلافًا كبيرًا ولا علاقة لهما من وجهة نظر النشوء والتطور..

بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الجين الذي يرمز لإنزيم EcoRI أكواد محددة للغاية تختلف عن تلك المستخدمة عادة كولاي, لذلك يشتبه في أن الجين لم ينشأ في هذه البكتيريا.

الانتقال الأفقي للجينات في التطور

في عام 1859 ، أحدث عالم الطبيعة البريطاني تشارلز داروين ثورة في العلوم البيولوجية من خلال نظريته للتطور من خلال الانتقاء الطبيعي. في كتابه الشهير, أصل الأنواع, يقترح داروين استعارة شجرة الحياة لتوضيح العلاقات الأنساب القائمة بين الأنواع.

واليوم ، تعد السلالات هي تمثيل رسمي لمثل هذا الاستعارة ، حيث يُفترض أن نقل المعلومات الوراثية يحدث عموديًا - من الآباء إلى الأطفال.

يمكننا تطبيق هذه الرؤية دون أي إزعاج كبير للكائنات متعددة الخلايا وسوف نحصل على نمط متفرّع ، كما يقترح داروين.

ومع ذلك ، يصعب تطبيق هذا التمثيل للفروع بدون اندماج على الكائنات الحية الدقيقة. عند مقارنة جينومات بدائيات النوى المختلفة ، من الواضح أن هناك انتقالًا واسع النطاق للجينات بين الأنساب.

وبالتالي ، فإن نمط العلاقات يشبه أكثر من شبكة ، مع فروع متصلة ومندمجة معا ، وذلك بفضل انتشار نقل الجينات الأفقي.

مراجع

1. Gogarten، J. P.، & Townsend، J. P. (2005). نقل الجينات الأفقية ، ابتكار الجينوم وتطوره. مراجعات الطبيعة, 3(9) ، 679.
2. Keeling، P. J.، & Palmer، J. D. (2008). نقل الجينات الأفقية في تطور حقيقيات النواة. مراجعات الطبيعة الوراثة, 9(8) ، 605.
3. بيرس ، ب. أ. (2009). علم الوراثة: نهج مفاهيمي. Ed. Panamericana Medical.
4. Russell، P.، Hertz، P.، & McMillan، B. (2013). علم الأحياء: العلوم الديناميكية. نيلسون التعليم.
5. Sumbali، G.، & Mehrotra، R. S. (2009). مبادئ علم الأحياء الدقيقة. ماكجرو هيل.
6. Syvanen، M.، & Kado، C. I. (2001). نقل الجينات الأفقية. الصحافة الأكاديمية.
7. تورتورا ، ج. ج. ، فونك ، ب. ر. ، وكيس ، س. ل. (2007). مقدمة في علم الأحياء المجهرية. Ed. Panamericana Medical.