Atšķirība starp vertikālo un horizontālo gēnu pārnesi

Galvenā atšķirība - vertikālā un horizontālā gēnu pārnešana
 

Gēnu pārnešana attiecas uz procesu, kurā ģenētisko materiālu pārnes vai apmainās starp organismiem. Ar organismiem, kuriem ir funkcionālie gēni, notiek apmaiņa starp organismiem, izraisot izmaiņas viņu genomiskajā sastāvā. Tas var notikt divos veidos, ko sauc par vertikālo gēnu pārnesi un horizontālo gēnu pārnesi. Gēnu horizontālā pārnešana attiecas uz procesu, kurā ģenētiskais materiāls tiek nodots starp nesaistītiem indivīdiem. Gēnu vertikālā pārnešana attiecas uz procesu, kurā gēni tiek nodoti no vecākiem viņu pēcnācējiem. Šī ir galvenā atšķirība starp vertikālo un horizontālo gēnu pārnesi. Gēnu vertikālā pārnešana ir izplatīta starp organismiem, savukārt horizontālā gēnu pārnešana ir retāka.

SATURS
1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir vertikālā gēnu pārnešana
3. Kas ir horizontālā gēnu pārnešana
4. Salīdzinājums blakus - vertikālā un horizontālā gēnu pārnešana
5. Kopsavilkums

Kas ir vertikālā gēnu pārnešana?

Gēnu vertikālā pārnešana ir gēnu pārnešanas metode no vecākiem uz viņu pēcnācējiem. Tas var notikt vai nu seksuālās vai reproduktīvās reprodukcijas vai mākslīgu mehānismu ceļā. Šis process ir kopīgs mehānisms, kas notiek starp radniecīgiem organismiem. Genomi tiek nodoti no vienas paaudzes uz nākamo paaudzi, izmantojot vertikālu gēnu pārnesi dzīvos organismos dabiskā veidā. Augu selekcijas programmās mērķtiecīgi tiek veikta vertikālā gēnu pārnešana, lai svarīgos gēnus nodotu F1 paaudzei. Divus augus šķērso seksuāli, lai sajauktu savus gēnus un nodotu nākamajai paaudzei. Šādi rīkojoties, pēcnācējos var uzglabāt vērtīgas īpašības, kas ļauj cirkulēt nākamajām paaudzēm.

Baktērijās visizplatītākā aseksuālās reprodukcijas metode ir binārā dalīšanās. Binārā dalīšanās rezultātā rodas divas identiskas baktēriju šūnas. Tas ir baktēriju vertikālās gēnu pārneses metodes piemērs. Cilvēkiem vertikālā gēna pārnešanas dēļ slimību, ko sauc par AIDS, pārnēsā no vecāku mātes uz bērnu.

01. attēls. Baktēriju sadalīšanās laikā baktēriju vertikālā gēnu pārnešana

Kas ir horizontālā gēnu pārnešana?

Gēnu horizontālā pārnešana ir mehānisms, kurā ģenētiskais materiāls tiek pārnests starp nesaistītiem organismiem. To sauc arī par sānu gēna pārnešana. Tas notiek starp dažādiem genomiem, piemēram, starp dažādām sugām. Organismi iegūst dažādas īpašības, pārnesot gēnus. Gēnu horizontālā pārnešana atšķiras no gēna pārnešanas no vecākiem uz pēcnācējiem.

Gēnu horizontālo pārnešanu atvieglo vairāku veidu DNS, kuru īpašumā ir organismi. Tie galvenokārt ir mobilie ģenētiskie elementi, piemēram, transposoni (lēkājoši gēni), plazmīdas (nehromosomāli apļveida DNS) un bakteriofāgi (baktērijas, kas inficē vīrusus). Tas notiek, izmantojot vairākus mehānismus, šādi.

Gēnu horizontālie pārneses mehānismi

Pārveidošanās

Prokarioti īpaši spēj uzņemt brīvu DNS plazmīdu formā.

Baktēriju konjugācija

 Seksuālās reprodukcijas veids, kas notiek starp īslaicīgi savienotām divām šūnām. Konjugācijas laikā F plazmīdas tiek pārnestas no donora uz saņēmēju, kā rezultātā ģenētiskais materiāls tiek nodots starp diviem organismiem, kā parādīts 02. attēlā. Šis ir galvenais mehānisms, kas saistīts ar gēnu horizontālu pārnesi..

Pārveidošana

Bakteriofāgs, inficējoties, var ievadīt savu DNS baktērijā, kā rezultātā otrās infekcijas laikā gēns tiek pārsūtīts starp divām baktērijām. Tas notiek divos procesos, ko sauc par vispārinātu un specializētu transdukciju.

Horizontālās gēnu nodošanas lietojumi

Gēnu inženierijā tiek izmantota horizontāla gēnu pārnešana. Svešu DNS var rekombinēt vai ievietot saņēmēja organisma genomā horizontālā gēnu pārnešanā. Tas saņēmējiem ļauj iegūt jaunas izaugsmes un izdzīvošanas iezīmes. Gēnu horizontālā pārnešana ir ārkārtīgi svarīga gan prokariotu, gan eikariotu adaptācijā un evolūcijā. Labvēlīgās īpašības tiek filtrētas caur dabisko atlasi un veicina attīstību. Daži organismi iegūst gēnus, kas ir vērtīgi adaptācijai un evolūcijai, veicot horizontālu gēnu pārnesi. Piemēram, baktēriju antibiotiku pretestības iegūšana ir gēnu horizontālās pārneses rezultāts.

Gēnu horizontālā pārnešana ir visizdevīgākā starp cieši saistītiem taksoniem nekā ļoti atšķirīgām sugām. Tas var notikt arī starp baktērijām, kas apdzīvo tajā pašā mikrovidē.

02 attēls: Baktēriju horizontāla gēnu pārnešana konjugācijas laikā

Kāda ir atšķirība starp vertikālo un horizontālo gēnu pārnesi?

Gēnu nodošana vertikāli un horizontāli
Gēnu vertikālā pārnešana attiecas uz procesu, kura laikā ģenētisko materiālu no vecākiem nogādā pēcnācējiem reprodukcijas ceļā.	Gēnu horizontālā pārnešana attiecas uz procesu, kurā ģenētiskais materiāls tiek nodots starp nesaistītiem organismiem.
Metodes
Tas var notikt seksuālā, aseksuālā vai mākslīgā veidā.	Transformācija, transdukcija un baktēriju konjugācija ir mehānismi, kas iesaistīti gēnu horizontālā pārnešanā.
Notikums
Tas ir kopīgs process.	Tas ir mazāk izplatīts process.
Atkarība no mobilās DNS
Tas nav atkarīgs no mobilajiem ģenētiskajiem elementiem.	Tas ir iespējams, pateicoties mobiliem DNS elementiem, piemēram, transposoniem, plazmīdām, bakteriofāgiem.

Kopsavilkums - vertikālā un horizontālā gēnu pārnešana

Gēnu pārnešana var notikt starp radniecīgiem un nesaistītiem indivīdiem. Ir divi galvenie gēnu pārnešanas veidi, kas nosaukti vertikāli un horizontāli. Gēnu vertikālā pārnešana notiek no vecākiem uz pēcnācējiem. Reprodukcijas vai augu šķērsošanas laikā gēni no vecākiem tiek pārnesti uz pēcnācējiem. Gēnu horizontālā pārnešana notiek starp dažādām sugām, kuras nav savstarpēji saistītas. Tas nav iespējams kā vertikāla gēnu pārnešana. Tomēr, pateicoties mobilajiem DNS elementiem, piemēram, plazmīdām, lecošajiem gēniem un bakteriofāgiem, gēni apmainās starp organismiem horizontāli, izmantojot konjugāciju, transdukciju un transformāciju. Gēnu horizontālā pārnešana baktērijās un archaea ir izplatīta nekā eikariotos. Šī ir atšķirība starp vertikālo un horizontālo gēnu pārnesi.

Atsauce:
1. Hopops, Džūlija C. Dunninga. “Horizontālā gēnu pārnešana starp baktērijām un dzīvniekiem.” Tendences ģenētikā: TIG. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka, 2011. gada aprīlis. Tīmeklis. 2017. gada 9. maijs
2. Rodžerss, Kara. “Horizontālā gēna pārnešana.” Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 2016. gada 22. novembris. Tīmeklis. 2017. gada 9. maijs. Https://www.britannica.com/science/horizontal-gene-transfer
3. Lacroix, Benoît. “DNS pārvietošana no baktērijām uz eikariotiem.” MBio. N.p., 2016. gada 12. jūlijs. Web. 2017. gada 9. maijs

Attēla pieklājība:
1. Ekoddingtona14 “Binārā dalīšanās 2” - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Binary_Fission.png (CC BY-SA 3.0), izmantojot Commons Wikimedia
2. Adenozīna “konjugācija” - pašu darbs (CC BY-SA 3.0), izmantojot Commons Wikimedia