Sedert die ontdekking van so 'n verskynsel soos horisontale geenoordrag, naamlik nie van ouers na nageslag nie, is die hele leefwêreld op ons planeet as 'n enkele inligtingstelsel voorgestel. En in hierdie stelsel word dit moontlik om 'n suksesvolle evolusionêre uitvinding van een spesie deur 'n ander te leen. Wat is vertikale en horisontale geenoordrag, wat is die meganismes van hierdie proses en voorbeelde in die organiese wêreld - dit alles is die artikel.
Naburige gene
Almal weet dat ons ons gene van ons ouers af kry. En hulle is van hul ouers. Dit is die vertikale oordrag. En as daar skielik 'n mutasie plaasvind wat nuttig blyk te wees vir oorlewing of aanpassing, en 'n vastrapplek in die genoom van die bevolking kry, dan sal die spesie voordele kry in die stryd om bestaan.
Terselfdertyd het 'n persoon sy eie gene,plantluise het hul eie, en haaie het hul eie. Dit is byna onmoontlik vir hulle om tussen spesies te kom. Maar soms gebeur dit - dit is horisontale geenoordrag.
Dit is wat moderne genetiese ingenieurswese doen. Geneties gemodifiseerde organismes is die resultaat van sulke geenoordrag (byvoorbeeld die ligte tardigrade in die foto hierbo). Maar in die natuur bestaan hierdie verskynsel al lank.
Die kern van die saak
Vertikale geenoordrag is die verskynsel van die oordrag van oorerflike materiaal vanaf ouervorme na dogterorganismes.
Horizontale geenoordrag is 'n natuurlike situasie waarin gene van een volwasse organisme na 'n ander oorgedra word. Terselfdertyd bestaan daar objektief twee organismes, en soms behoort hulle aan verskillende biologiese spesies.
'n Voorbeeld van horisontale geenoordrag in bakterieë is die oordrag van weerstandsgene van een bakteriese stam na 'n ander.
Noodsaaklike voorwaardes
Om hierdie verskynsel te verstaan, is dit nodig om die voorwaardes te ken waaronder so 'n oordrag in beginsel moontlik is, naamlik:
- Dit is nodig om 'n tussenganger te hê vir die "vervoer" van gene van een sel na 'n ander, van een organisme na 'n ander.
- Daar moet 'n molekulêre meganisme wees wat toelaat dat vreemde gene in die gasheer se genestel ingevoeg word.
Hierdie voorwaardes kan moontlik deur retrovirusse en ander transposons (DNS-elemente) vervul word. En dit is juis sulke metodes van horisontale geenoordrag wat genetiese ingenieurswese vandag aangeneem het.
AlhoewelVandag word die meganismes van sulke geenoordrag slegs bestudeer; benewens virusse kan sodanige oordrag ook plaasvind met behulp van vrye dele van deoksiribonukleïensure (transposoons), wat die liggaam binnedring deur 'n eenvoudige inleiding of met parasitiese organismes. Laasgenoemde kan nie net die gasheer se genetiese apparaat verander nie, maar ook sy ekologiese plek in die biosenosestelsel.
Agtergrond
Dit was die oordrag van antibiotika-weerstandsgene tussen verskillende bakteriese stamme wat die eerste keer in 1959 in Japan beskryf is.
Reeds teen die middel-1990's het molekulêre bioloë bewys dat horisontale geenoordrag in prokariote en eukariote betrokke was by die evolusionêre ontwikkeling van lewe op ons planeet.
In 2010 is 'n studie deur professor Cedric Feschott gepubliseer, wat 'n ontleding van die genoom van die opossum- en saimiri-ape aangebied het. Hulle is deur een soort gogga gebyt. In die genome van soogdiere is 'n transpozoon gevind wat 98% identiteit met insekte het. Vir jou inligting, hierdie goggas byt nie net ape en opossums nie.
Van nou af het die hipotese van horisontale geenoordrag tussen verskillende domeine van organismes 'n nuwe paradigma van biologie geword.
Kleurvolle goggas
En as die horisontale geenoordrag in bakterieë vir die afgelope 30 jaar nie twyfel by bioloë laat ontstaan het nie, dan het die moontlikheid daarvan in veelsellige organismes baie vrae laat ontstaan. Dit was toe dat die aandag van bioloë getrek is deur die gewone plantluis, waarindaar is individue met groen en rooi kleur van die liggaam.
'n Ontleding van die pigmente wat kleur aan rooi individue gee, het die teenwoordigheid van karotenoïede - plantpigmente - aan die lig gebring. Waar het plantluise gene gekry wat uniek is aan plantorganismes? Vandag is die volgordebepaling van die insekgenoom 'n redelik eenvoudige saak vir navorsers. Dit is hoe ontdek is dat die gene van plantluise verantwoordelik vir die sintese van rooi pigment heeltemal identies is aan dié van sommige swamme wat in die liggaam van plantluise parasiteer sonder om enige sigbare skade aan te rig.
Heel waarskynlik, met die aanbreek van plantluisevolusie (ongeveer 80 miljoen jaar gelede) was daar 'n mislukking in die genetiese masjien en die swamgene is in die insekgenoom ingebou.
Evolusie en biodiversiteit
Alle filogenetiese sistematiek van die organiese wêreld is gebaseer op Darwin se konsep van divergensie. Die essensie daarvan is soos volg: sodra reproduktiewe isolasie tussen populasies van 'n spesie plaasvind, kan ons praat oor die proses van spesiasie. En reeds twee spesies gaan voort om te ontwikkel op grond van natuurlike seleksie en ewekansige mutasies.
Die ontdekking van horisontale geenoordrag tussen spesies en groter taksa het net bewys dat lewende materie op ons planeet in so 'n kort ruimte-tydperiode (4 biljoen jaar) van eensellige vorms na hoogs georganiseerde meersellige vorms kan verander.
Daarom word die hele biota van die planeet 'n enkele laboratorium vir die skepping van nuwe oorerflike eienskappe, en dit is die horisontale beweging van genekon en gaan voort om die evolusionêre proses aansienlik te versnel.
Kom ons leen 'n paar gene
In 2015 het die genetikus Alistair Crisp van Cambridge (VK) die genome van 12 spesies vrugtevlieë Drosophila, 4 spesies rondewurms en 10 spesies primate (waarvan een 'n mens is) bestudeer. Die wetenskaplike was op soek na "uitheemse" dele van DNS.
Navorsingsresultate het die teenwoordigheid van 145 streke in die genome bevestig wat die gevolg is van horisontale geenoordrag in eukariote.
Sommige van hierdie gene is betrokke by die metabolisme van proteïene en lipiede, die ander - by immuunresponse. Die belangrikste is dat dit moontlik was om waarskynlike skenkers van hierdie gene te identifiseer. Dit blyk protiste (die eenvoudigste eukariote), bakterieë (prokariote) en swamme te wees.
Wat van ons
Dit is reeds betroubaar bekend dat deur horisontale geenoordrag by mense, die gene wat verantwoordelik is vir bloedgroep AB0 verskyn het.
Die meeste bewyse vir sulke geenoordrag in primate is van baie ou oorsprong, wat terugdateer na 'n gemeenskaplike voorouer met ander chordate.
Volgens onlangse studies is die vorming van die plasenta by mense ook verantwoordelik vir die geen van die virus, wat iewers met die aanbreek van die vorming van plasentale diere vasgevang is.
Die resultate van volgordebepaling van die menslike genoom het getoon dat dit ongeveer 8% van stukke virale genome bevat, wat "slaapgene" genoem word.
The Age of Mutants
Hier kom ons bydie onderwerp van gruwelverhale waarmee groen aktiviste skrik. Wat as hierdie "slaap" gene aanskakel? Of byt 'n bosluis 'n mens en trek 'n soort gruwel in sy genoom in? Of eet ons geneties gemodifiseerde sojabone en word ons mutante? Maar immers, vir 4 biljoen jaar het die biodiversiteit op die planeet net toegeneem, en ek en jy is nog 'n bietjie soos walvisse, soos plantluise soos sampioene. Hoekom is dit?
Eerstens bestaan die meganisme van horisontale oordrag in die natuur solank lewe self bestaan. En op die voorbeeld van plantluise is dit heeltemal duidelik dat sulke geenoordrag juis daarop gemik was om die aanpasbaarheid van organismes by omgewingstoestande te verhoog (rooies is minder sigbaar op sekere dele van plante). En genetiese ingenieurs in hierdie sin het met niks nuuts vorendag gekom nie. Tamaties met arktiese visgene het koueverdraagsaamheid verhoog, wat dit moontlik maak om hulle in noordelike streke te verbou.
Tweedens, ten spyte van die moontlikheid van genetiese oordrag, het ons nog nie die eenwording (uniformiteit) van die genoom van alle lewende organismes op die planeet waargeneem nie. Die stabiliteit van die biologiese sisteem, wat die sel en die organisme is, is hoog genoeg om ondoeltreffende geenoordrag te beperk. Maar terselfdertyd is dit hierdie oordrag wat die instrument van biologiese evolusie is, wat tot biodiversiteit lei. Dit sal dus nie lank duur voordat bere soos vlieërs lyk en honde soos verkleurmannetjies lyk nie.
