Βασική διαφορά – Κάθετη έναντι οριζόντιας μεταφορά γονιδίου
Η μεταφορά γονιδίων αναφέρεται στη διαδικασία μεταφοράς ή ανταλλαγής γενετικού υλικού μεταξύ οργανισμών. Το DNA που φέρει λειτουργικά γονίδια ανταλλάσσονται μεταξύ των οργανισμών προκαλώντας την αλλαγή στη γονιδιωματική τους σύνθεση. Μπορεί να συμβεί σε δύο τύπους που ονομάζονται κάθετη μεταφορά γονιδίου και οριζόντια μεταφορά γονιδίων. Η οριζόντια μεταφορά γονιδίου αναφέρεται στη διαδικασία κατά την οποία το γενετικό υλικό μεταφέρεται μεταξύ μη συγγενών ατόμων. Η κατακόρυφη μεταφορά γονιδίων αναφέρεται στη διαδικασία όπου τα γονίδια μεταφέρονται από τον γονέα στους απογόνους τους. Αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ της κάθετης και της οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων. Η κάθετη μεταφορά γονιδίων είναι κοινή μεταξύ των οργανισμών ενώ η οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι λιγότερο συχνή.
Τι είναι η κάθετη μεταφορά γονιδίων;
Η κάθετη μεταφορά γονιδίων είναι μια μέθοδος μεταφοράς γονιδίων από τον γονέα στους απογόνους τους. Μπορεί να συμβεί είτε μέσω της σεξουαλικής αναπαραγωγής είτε μέσω ασεξουαλικής αναπαραγωγής ή τεχνητών μηχανισμών. Αυτή η διαδικασία είναι ένας κοινός μηχανισμός που συμβαίνει μεταξύ συγγενών οργανισμών. Τα γονιδιώματα μεταβιβάζονται από τη μια γενιά στην επόμενη γενιά μέσω της κάθετης μεταφοράς γονιδίων σε ζωντανούς οργανισμούς φυσικά. Στα προγράμματα αναπαραγωγής φυτών, η κάθετη μεταφορά γονιδίων γίνεται σκόπιμα για τη μεταφορά σημαντικών γονιδίων στη γενιά F1. Δύο φυτά διασταυρώνονται σεξουαλικά για να αναμειχθούν τα γονίδιά τους και να περάσουν στην επόμενη γενιά. Με αυτόν τον τρόπο, πολύτιμα χαρακτηριστικά μπορούν να αποθηκευτούν στους απογόνους επιτρέποντας την κυκλοφορία στις μελλοντικές γενιές.
Στα βακτήρια, η πιο κοινή μέθοδος ασεξουαλικής αναπαραγωγής είναι η δυαδική σχάση. Η δυαδική σχάση έχει ως αποτέλεσμα δύο πανομοιότυπα βακτηριακά κύτταρα. Είναι ένα παράδειγμα κάθετης μεθόδου μεταφοράς γονιδίων βακτηρίων. Στους ανθρώπους, η ασθένεια που ονομάζεται AIDS μεταδίδεται από τη γονέα μητέρα στο μωρό λόγω κάθετης μεταφοράς γονιδίων.
Εικόνα 01: Κάθετη μεταφορά γονιδίων βακτηρίων κατά τη διάρκεια της δυαδικής σχάσης
Τι είναι η Οριζόντια Μεταφορά Γονιδίων;
Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι ένας μηχανισμός στον οποίο το γενετικό υλικό μεταφέρεται μεταξύ μη συγγενών οργανισμών. Είναι επίσης γνωστή ως πλευρική μεταφορά γονιδίων. Εμφανίζεται μεταξύ διαφορετικών γονιδιωμάτων όπως μεταξύ διαφορετικών ειδών. Οι οργανισμοί αποκτούν διαφορετικά χαρακτηριστικά μέσω της μεταφοράς γονιδίων. Η οριζόντια μεταφορά γονιδίου διαφέρει από τη μεταφορά γονιδίου από τον γονέα στον απογόνο.
Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων γίνεται εύκολη λόγω πολλών τύπων DNA που κατέχουν οι οργανισμοί. Είναι κυρίως κινητά γενετικά στοιχεία όπως τρανσποζόνια (γονίδια άλματος), πλασμίδια (μη χρωμοσωμικό κυκλικό DNA) και βακτηριοφάγοι (βακτήρια που μολύνουν ιούς). Συμβαίνει μέσω πολλών μηχανισμών ως εξής.
Οριζόντιοι Μηχανισμοί Μεταφοράς Γονιδίων
Μεταμόρφωση
Οι προκαρυώτες είναι σε θέση να προσλαμβάνουν ελεύθερο DNA με τη μορφή πλασμιδίων ειδικά.
Βακτηριακή Σύζευξη
Ένας τρόπος σεξουαλικής αναπαραγωγής που λαμβάνει χώρα μεταξύ δύο προσωρινά συνδεδεμένων κυττάρων. Κατά τη σύζευξη, τα πλασμίδια F μεταφέρονται από τον δότη στον αποδέκτη με αποτέλεσμα τη μεταφορά γενετικού υλικού μεταξύ δύο οργανισμών όπως φαίνεται στο σχήμα 02. Αυτός είναι ο κύριος μηχανισμός που περιλαμβάνει στην οριζόντια μεταφορά γονιδίου.
Μεταγωγή
Ο βακτηριοφάγος μπορεί να εγχύσει το DNA του σε ένα βακτήριο όταν μολυνθεί, κάτι που έχει ως αποτέλεσμα τη μεταφορά γονιδίων μεταξύ δύο βακτηρίων κατά τη δεύτερη μόλυνση. Αυτό συμβαίνει μέσω δύο διεργασιών που ονομάζονται γενικευμένη και εξειδικευμένη μεταγωγή.
Χρήσεις Οριζόντιας Μεταφοράς Γονιδίων
Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων χρησιμοποιείται στη γενετική μηχανική. Το ξένο DNA μπορεί να ανασυνδυαστεί ή να εισαχθεί στο γονιδίωμα του οργανισμού-δέκτη σε οριζόντια μεταφορά γονιδίων. Επιτρέπει στους αποδέκτες να αποκτήσουν νέα χαρακτηριστικά σημαντικά για την ανάπτυξη και την επιβίωση. Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι εξαιρετικά σημαντική για την προσαρμογή και την εξέλιξη τόσο των προκαρυωτών όσο και των ευκαρυωτικών. Τα ευνοϊκά χαρακτηριστικά φιλτράρονται μέσω της φυσικής επιλογής και συμβάλλουν στην εξέλιξη. Μερικοί οργανισμοί αποκτούν γονίδια που είναι πολύτιμα για προσαρμογή και εξέλιξη μέσω οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων. Για παράδειγμα, η απόκτηση ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά από βακτήρια είναι αποτέλεσμα οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων.
Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων προτιμάται περισσότερο μεταξύ των στενά συγγενών ταξινομικών κατηγοριών σε σχέση με τα πολύ διαφορετικά είδη. Μπορεί επίσης να εμφανιστεί μεταξύ βακτηρίων που κατοικούν στο ίδιο μικροπεριβάλλον.
Εικόνα 02: Οριζόντια γονιδιακή μεταφορά βακτηρίων κατά τη σύζευξη
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της Κάθετης και της Οριζόντιας Μεταφοράς Γονιδίων;
Κάθετη έναντι Οριζόντιας Μεταφορά Γονιδίων |
|
| Η κάθετη μεταφορά γονιδίου αναφέρεται στη διαδικασία που μεταφέρει γενετικό υλικό από γονέα σε απογόνους μέσω αναπαραγωγής. | Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων αναφέρεται στη διαδικασία που μεταφέρει γενετικό υλικό μεταξύ μη συγγενών οργανισμών. |
| Μέθοδοι | |
| Μπορεί να συμβεί με σεξουαλικά, ασεξουαλικά ή τεχνητά μέσα. | Ο μετασχηματισμός, η μεταγωγή και η βακτηριακή σύζευξη είναι μηχανισμοί που εμπλέκονται στην οριζόντια μεταφορά γονιδίων. |
| Συμβάντο | |
| Είναι μια συνηθισμένη διαδικασία. | Είναι μια λιγότερο συνηθισμένη διαδικασία. |
| Εξάρτηση από κινητό DNA | |
| Δεν εξαρτάται από κινητά γενετικά στοιχεία. | Είναι δυνατό λόγω κινητών στοιχείων DNA όπως τρανσποζόνια, πλασμίδια, βακτηριοφάγοι. |
Σύνοψη – Κάθετη έναντι Οριζόντιας Μεταφορά Γονιδίων
Μεταφορά γονιδίου μπορεί να συμβεί μεταξύ συγγενών και μη συγγενών ατόμων. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι μεταφοράς γονιδίων που ονομάζονται κάθετη και οριζόντια. Η κατακόρυφη μετάδοση γονιδίων συμβαίνει από τον γονέα στους απογόνους. Κατά την αναπαραγωγή ή τη διασταύρωση των φυτών, τα γονίδια μεταφέρονται από τους γονείς στους απογόνους. Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων συμβαίνει μεταξύ διαφορετικών ειδών που δεν σχετίζονται. Δεν είναι εφικτό ως κάθετη μεταφορά γονιδίου. Ωστόσο, λόγω των κινητών στοιχείων του DNA όπως τα πλασμίδια, τα γονίδια που πηδούν και οι βακτηριοφάγοι, τα γονίδια ανταλλάσσονται μεταξύ των οργανισμών οριζόντια μέσω σύζευξης, μεταγωγής και μετασχηματισμού. Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι κοινή στα βακτήρια και τα αρχαία παρά στους ευκαρυώτες. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ της κάθετης και της οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων.
