Горизонтальный перенос генов

Горизонтальный перенос генов - любой процесс, при котором организм или клетка передает генетический материал другому организму (клетке), не являющийся его потомком. В отличие от него, при вертикальной передачи организм получает генетический материал от своего предка, например отца или вида, от которого организм эволюционировал. Генетика всегда больше зусередживалася на более распространенном вертикальной передачи, но сейчас становится все более принятым, что горизональна передача гена - существенное явление. Горизонтальный перенос генов лучше известен среди бактерий, хотя и там значение, придаваемое ему в биологии, растет [1] и он подчеркивается как важный фактор «скрытых рисков генной инженерии». В течение прошедших 10 лет ученые начали осознавать значение горизонтального переноса генов и среди высших растений и животных [2]. При зарождении жизни на Земле она могла быть доминирующим процессом передачи генов. Искусственная форма горизонтальной передачи генов называется генной инженерией.

Бактерии и археи

Среди бактерий перенос генов довольно обычный, даже между очень отдаленно связанными видами. Этот процесс является существенной причиной быстрого распространения резистентности (устойчивости) к антибиотикам, когда одна бактериальные клетка приобретает такой устойчивости, она может быстро переместить гены устойчивости ко многим другим бактерий и даже видов. Кажется, бактерии пищеварительного тракта обмениваются генетическим материалом друг с другом в пределах части кишечника, в которой они проживают. Есть три общих механизмах горизонтальной передачи генов:

Трансформация, генетическая изменение клетки за счет принятия и экспрессии инородного генетического материала (ДНК или РНК). Этот процесс относительно обычен в бактериях, но менее общий в эукариот. Трансформация часто используется для вставки новых генов в бактерии для экспериментов или для индустриальных и медицинских применений. См. также: молекулярная биология и биотехнология.
Трансдукция - процесс, при котором бактериальная ДНК передается от одной бактерии к другой вирусом (бактериофагом, конечно называемый просто фагом).
Бактериальная конъюгация, процесс, при котором бактериальные клетки обмениваются генетическим метериалов через прямой контакт между клетками.
Эукариоты

Анализ последовательностей ДНК показывает, что горизонтальный перенос генов также происходил в пределах эукариот от геномов их хлоропластов и митохондрий к ядерному генома. Согласно эндоплазматический теории, хлоропласты и митохондрии происходят от бактериальных ендосимбиотив клеток эукариот. Горизонтальная передача генов от бактерий до грибов, особенно дрожжей Saccharomyces cerevisiae хорошо задокумантована. Также существует недавнее свидетельство, бобовый жук адзуки так или иначе приобрел генетический материал от своего ендосимбиоту-коменсалу Wolbachia, однако эти данные все еще подвергаются сомнению и свидетельство не окончательное. Сравнение последовательностей ДНК также предлагает недавнюю горизонтальную передачу некоторых генов между различными видами различных по происхождению групп организмов. Поэтому, филогенетическая историю видов часто невозможно представить в виде филогенетического дерева основываясь только на анализе нескольких отдельных генов.

Горизонтальный перенос генов - потенциальная скрытая переменная в выводе филогенетических деревьев в филогенетици, засновуваючись на последовательности одного гена. Например, если представить две отстоящие бактерии, которые обменялись одним геном, филогенетическое дерево основано на этом гене покажет, что эти организмы близки, так как имеют такой же ген, хотя большинство остальных генов существенно отличаются. Поэтому, для установления филогенетического идеально использовать другую информацию, чтобы сделать вывод о филогенезе, например, присутствие или отсутствие генов, или, привычнее, включать якможливо больше генов в филогенетического анализа.

Например, самый общий ген, который используется для строительства взаимоотношений филогенеза в прокариот - ген 16S рРНК, так как его последовательность четко збаризаеться среди филогенетически связанных видов, но изменения достаточны, чтобы различия могли быть взвешены. Однако, в последние годы возникло убеждение, что гены 16S рРНК в принципе могут быть горизонтально перенесены. Хотя это встречается и не часто, убедительность деревьев, основанных на 16S рРНК не окончательная.