Η βασική διαφορά μεταξύ μετασχηματισμού και μεταγωγής είναι ότι ο μετασχηματισμός είναι ένας μηχανισμός που μεταβάλλει το γενετικό υλικό των βακτηρίων με την άμεση πρόσληψη εξωγενούς γενετικού υλικού από το περιβάλλον του μέσω της κυτταρικής μεμβράνης και την ενσωμάτωσή του στο γονιδίωμα ενώ η μεταγωγή είναι η ένεση ξένου DNA από ιό βακτηριοφάγου στο βακτήριο ξενιστή.
Η σύζευξη είναι μια πολύ γνωστή μέθοδος ανασυνδυασμού DNA, η οποία μπορεί να βρεθεί τόσο σε ευκαρυώτες όσο και σε προκαρυώτες. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι είναι δυνατή η μεταφορά DNA από ένα βακτηριακό κύτταρο σε άλλο με άλλους δύο μηχανισμούς: τον μετασχηματισμό και τη μεταγωγή. Παρόμοια με τη σύζευξη, αυτοί οι δύο μηχανισμοί μεταφέρουν το DNA προς μία κατεύθυνση και ο ανασυνδυασμός λαμβάνει χώρα μεταξύ των αλληλόμορφων σε ομόλογες περιοχές DNA. Και οι δύο μηχανισμοί μεταφέρουν πολύ λίγες ποσότητες DNA και δεν μεταφέρουν ολόκληρο το κυτταρικό χρωμόσωμα.
Τι είναι η Μεταμόρφωση;
Ο Fred Griffith, ιατρός στο βρετανικό υπουργείο Υγείας στο Λονδίνο, ανακάλυψε τη διαδικασία μετασχηματισμού το 1928. Είναι ο μηχανισμός με τον οποίο τα βακτήρια προσλαμβάνουν θραύσματα DNA από το περιβάλλον και το ενσωματώνουν στα χρωμοσώματά τους. Μετά από έναν επιτυχημένο μετασχηματισμό, το κύτταρο δέκτη (μετασχηματιστής) αποκτά ορισμένα χαρακτηριστικά που δεν υπήρχαν προηγουμένως μέσα σε αυτό. Σε προκαρυώτες όπως τα βακτήρια, ο μετασχηματισμός συμβαίνει τακτικά όταν τα κύτταρα υπάρχουν σε μεγάλους αριθμούς, όπως στον ανθρώπινο εντερικό σωλήνα ή σε πλούσιο έδαφος.
Εικόνα 01: Μετασχηματισμός
Για να πραγματοποιηθεί ένας επιτυχημένος μετασχηματισμός, το βακτήριο θα πρέπει να είναι αρκετά ικανό. Έτσι, ο μετασχηματισμός ή η ικανότητα ενός κυττάρου να προσλαμβάνει εξωκυτταρικό DNA από το περιβάλλον εξαρτάται από την ικανότητα του βακτηρίου. Η ικανότητα εξαρτάται από τις μεταβλητές ιδιότητες μεταξύ των βακτηριακών ειδών. Ο μετασχηματισμός μπορεί να γίνει τεχνητά. μερικές φορές συμβαίνει ακόμη και φυσικά. Εάν εμφανίζεται φυσικά, αυξάνει την πιθανότητα πρόκλησης ασθένειας πιο συχνά.
Τι είναι η μεταγωγή;
Σε αντίθεση με τον μετασχηματισμό, η μεταγωγή απαιτεί έναν ιό ως παράγοντα για τη μεταφορά θραύσματος DNA από το κύτταρο δότη στο κύτταρο δέκτη. Αυτοί οι ιοί είναι ιοί ή βακτηριοφάγοι που μολύνουν βακτήρια. Όπως όλοι οι ιοί, αυτοί οι βακτηριοφάγοι έχουν έναν πυρήνα DNA ή RNA που περιβάλλεται από ένα περίβλημα πρωτεΐνης. Οι βακτηριοφάγοι προσκολλώνται στους επιφανειακούς υποδοχείς των βακτηρίων και εγχέουν απευθείας το ιικό DNA στα βακτήρια.
Η μεταγωγή συμβαίνει με δύο τρόπους: λυτικό κύκλο ή λυσογονικό κύκλο. Στον λυτικό κύκλο, ο ιικός φάγος διεισδύει σε ένα κύτταρο ξενιστή, καταστρέφει το χρωμόσωμα του ξενιστή και αναδιπλασιάζεται μέσα στο κύτταρο ξενιστή. Στο τέλος, αυτοί οι φάγοι καταστρέφουν (λύουν) το ίδιο κύτταρο ξενιστή. Ως εκ τούτου, τους ονομάζουμε παθογόνους φάγους. Σε αντίθεση με τον λυτικό κύκλο, η άμεση λύση του βακτηριακού κυττάρου δεν συμβαίνει στον λυσογονικό κύκλο. Στον λυσογόνο κύκλο, το DNA του φάγου ενσωματώνεται με το χρωμόσωμα του ξενιστή ως προφάγος. Μετά την ενσωμάτωση, το κύτταρο ξενιστής υφίσταται αντιγραφή του DNA και δυαδική σχάση, με αποτέλεσμα αντίγραφα του κυττάρου ξενιστή με προφάγους. Τέλος, αυτοί οι προφήτες θα απαλλαγούν από τα χρωμοσώματα των ξενιστών και θα πάνε στον λυτικό κύκλο.
Εικόνα 02: Μετατροπή
Η μεταγωγή είναι ένα χρήσιμο εργαλείο στη γενετική μηχανική κατά την εισαγωγή ενός ξένου γονιδίου στα βακτήρια. Επίσης, είναι χρήσιμο να κατανοήσουμε τον μηχανισμό με τον οποίο τα αντιβιοτικά γίνονται αναποτελεσματικά λόγω της μεταφοράς γονιδίων ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά μεταξύ των βακτηρίων.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ μετασχηματισμού και μεταγωγής;
- Ο μετασχηματισμός και η μεταγωγή είναι δύο μηχανισμοί που εμπλέκονται στην οριζόντια μεταφορά γονιδίων από ένα βακτήριο σε άλλο βακτήριο.
- Αυτοί οι δύο μηχανισμοί μεταφέρουν το DNA προς μία κατεύθυνση.
- Ωστόσο, και οι δύο μηχανισμοί μεταφέρουν πολύ λίγες ποσότητες DNA και δεν μεταφέρουν ολόκληρο το κυτταρικό χρωμόσωμα.
- Επιπλέον, τόσο ο μετασχηματισμός όσο και η μεταγωγή είναι σημαντικά εργαλεία στη μοριακή βιολογία και τη γενετική μηχανική.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μετασχηματισμού και μεταγωγής;
Μετασχηματισμός είναι η γενετική αλλοίωση των βακτηρίων με άμεση πρόσληψη και ενσωμάτωση εξωγενούς DNA από το περιβάλλον τους. Από την άλλη πλευρά, η μεταγωγή είναι η διαδικασία με την οποία ένας ιός μεταφέρει γενετικό υλικό από ένα βακτήριο σε άλλο. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ μετασχηματισμού και μεταγωγής. Ο μετασχηματισμός ανακαλύφθηκε από τον Fred Griffith το 1928 ενώ η μεταγωγή ανακαλύφθηκε από τους Norton Zinder και Joshua Lederberg το 1952. Επιπλέον, το γυμνό DNA κινείται στον τοίχο και τη μεμβράνη του δέκτη κατά τη διάρκεια του μετασχηματισμού χωρίς τη βοήθεια ιού. Όμως, η μεταγωγή γίνεται από έναν βακτηριοφάγο. Επομένως, μπορούμε να το θεωρήσουμε και αυτό ως διαφορά μεταξύ μετασχηματισμού και μεταγωγής.
Επιπλέον, κατά τον μετασχηματισμό, αποκτώνται θραύσματα εξωκυτταρικού DNA. Στη μεταγωγή, ο βακτηριοφάγος εισάγει θραύσμα DNA σε βακτήρια. Ως εκ τούτου, αυτή είναι μια σημαντική διαφορά μεταξύ μετασχηματισμού και μεταγωγής. Επιπλέον, μια περαιτέρω διαφορά μεταξύ μετασχηματισμού και μεταγωγής είναι ότι μια μεταφορά πλασμιδίου είναι δυνατή σε μετασχηματισμό ενώ δεν είναι πιθανό να συμβεί στη μεταγωγή. Πάνω από αυτά, μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ μετασχηματισμού και μεταγωγής είναι ότι ο μετασχηματισμός είναι ευαίσθητος στην DNAάση ενώ η μεταγωγή είναι ανθεκτική σε DNAάση.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τη διαφορά μεταξύ μετασχηματισμού και μεταγωγής ως παράπλευρη σύγκριση.
Σύνοψη – Μετασχηματισμός εναντίον μεταγωγής
Ο μετασχηματισμός και η μεταγωγή είναι δύο τρόποι οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων μεταξύ των βακτηρίων. Ο μετασχηματισμός είναι η διαδικασία άμεσης πρόσληψης εξωγενούς DNA από το περιβάλλον μέσω του κυτταρικού τοιχώματος και της μεμβράνης στο βακτηριακό κύτταρο και ενσωμάτωσης στο γονιδίωμά του. Από την άλλη πλευρά, η μεταγωγή είναι η διαδικασία έγχυσης ιικού DNA σε βακτηριακά κύτταρα από τους βακτηριοφάγους. Ως εκ τούτου, η μεταγωγή γίνεται από έναν ιικό ξενιστή. Επιπλέον, ο μετασχηματισμός συμβαίνει φυσικά και τεχνητά. Εξαρτάται από την ικανότητα των βακτηρίων. Η μεταγωγή δεν εξαρτάται από την ικανότητα των βακτηρίων. Η μεταγωγή λαμβάνει χώρα μέσω λυτικού και λυσογονικού κύκλου. Επομένως, αυτή είναι η διαφορά μεταξύ μετασχηματισμού και μεταγωγής.
