Galvenā atšķirība - vertikālā un horizontālā gēnu pārnešana
Gēnu pārnese attiecas uz ģenētiskā materiāla pārneses vai apmaiņas procesu starp organismiem. DNS, kurā ir funkcionāli gēni, tiek apmainīta starp organismiem, izraisot izmaiņas to genoma sastāvā. Tas var notikt divos veidos, ko sauc par vertikālo gēnu pārnesi un horizontālo gēnu pārnesi. Horizontālā gēnu pārnešana attiecas uz procesu, kurā ģenētiskais materiāls tiek pārnests starp nesaistītiem indivīdiem. Vertikālā gēnu pārnešana attiecas uz procesu, kurā gēni tiek pārnesti no vecākiem uz viņu pēcnācējiem. Šī ir galvenā atšķirība starp vertikālo un horizontālo gēnu pārnesi. Vertikālā gēnu pārnese ir izplatīta starp organismiem, savukārt horizontālā gēnu pārnese ir retāk sastopama.
Kas ir vertikālā gēnu pārnešana?
Vertikālā gēnu pārnese ir gēnu pārnešanas metode no vecākiem uz viņu pēcnācējiem. Tas var notikt vai nu ar seksuālu vairošanos, vai aseksuālu vairošanos vai mākslīgiem mehānismiem. Šis process ir kopīgs mehānisms, kas notiek starp saistītiem organismiem. Genomi tiek nodoti no vienas paaudzes uz nākamo paaudzi, izmantojot vertikālu gēnu pārnesi dzīvos organismos dabiski. Augu selekcijas programmās vertikālā gēnu pārnešana tiek veikta ar nolūku, lai svarīgus gēnus pārnestu uz F1 paaudzi. Divi augi tiek seksuāli krustoti, lai sajauktu to gēnus un nodotu nākamajai paaudzei. Šādi rīkojoties, pēcnācējos var saglabāt vērtīgas īpašības, kas ļauj cirkulēt nākamajās paaudzēs.
Baktērijās visizplatītākā aseksuālās vairošanās metode ir binārā dalīšanās. Binārās dalīšanās rezultātā veidojas divas identiskas baktēriju šūnas. Tas ir baktēriju vertikālās gēnu pārneses metodes piemērs. Cilvēkiem slimība, ko sauc par AIDS, tiek pārnesta no mātes uz mazuli vertikālas gēnu pārneses dēļ.
Attēls 01: Baktēriju vertikālā gēnu pārnese binārās dalīšanās laikā
Kas ir horizontālā gēnu pārnešana?
Horizontālā gēnu pārnese ir mehānisms, kurā ģenētiskais materiāls tiek pārnests starp nesaistītiem organismiem. To sauc arī par sānu gēnu pārnesi. Tas notiek starp dažādiem genomiem, piemēram, starp dažādām sugām. Gēnu pārneses rezultātā organismi iegūst dažādas īpašības. Horizontālā gēnu pārnešana atšķiras no gēnu pārneses no vecākiem uz pēcnācējiem.
Horizontālā gēnu pārnešana ir vienkārša, jo organismiem piemīt vairāki DNS veidi. Tie galvenokārt ir mobilie ģenētiskie elementi, piemēram, transposoni (lecošie gēni), plazmīdas (nehromosomu cirkulāra DNS) un bakteriofāgi (baktērijas, kas inficē vīrusus). Tas notiek, izmantojot vairākus šādus mehānismus.
Horizontālie gēnu pārneses mehānismi
Pārvērtības
Prokarioti spēj īpaši uzņemt brīvo DNS plazmīdu veidā.
Baktēriju konjugācija
Seksuālās vairošanās veids, kas notiek starp īslaicīgi savienotām divām šūnām. Konjugācijas laikā F plazmīdas tiek pārnestas no donora uz recipientu, kā rezultātā notiek ģenētiskā materiāla pārnese starp diviem organismiem, kā parādīts 02. attēlā. Šis ir galvenais mehānisms, kas saistīts ar gēnu horizontālo pārnesi.
Transdukcija
Bakteriofāgs spēj injicēt savu DNS baktērijā, kad tas ir inficēts, kā rezultātā otrās infekcijas laikā notiek gēnu pārnešana starp divām baktērijām. Tas notiek, izmantojot divus procesus, ko sauc par vispārējo un specializēto transdukciju.
Horizontālās gēnu pārneses lietojumi
Gēnu inženierijā izmanto horizontālo gēnu pārnesi. Svešas DNS var rekombinēt vai ievietot recipienta organisma genomā horizontālā gēnu pārnesē. Tas ļauj saņēmējiem iegūt jaunas iezīmes, kas ir svarīgas izaugsmei un izdzīvošanai. Horizontālā gēnu pārnešana ir ārkārtīgi svarīga gan prokariotu, gan eikariotu adaptācijā un evolūcijā. Labvēlīgās iezīmes tiek filtrētas dabiskās atlases ceļā un tiek veicinātas evolūcijā. Daži organismi iegūst gēnus, kas ir vērtīgi adaptācijai un evolūcijai, izmantojot horizontālu gēnu pārnesi. Piemēram, baktēriju rezistences pret antibiotikām iegūšana ir horizontālas gēnu pārneses rezultāts.
Horizontālā gēnu pārnese ir vispiemērotākā starp cieši radniecīgiem taksoniem nekā ļoti dažādām sugām. Tas var rasties arī starp baktērijām, kas mīt vienā mikrovidē.
Attēls 02: Horizontāla baktēriju gēnu pārnešana konjugācijas laikā
Kāda ir atšķirība starp vertikālo un horizontālo gēnu pārnesi?
Vertikālā vs horizontālā gēnu pārnešana |
|
| Vertikālā gēnu pārnese attiecas uz procesu, kurā ģenētiskais materiāls tiek pārnests no vecākiem uz pēcnācējiem reprodukcijas ceļā. | Horizontālā gēnu pārnese attiecas uz procesu, kurā ģenētiskais materiāls tiek pārnests starp nesaistītiem organismiem. |
| Metodes | |
| Tas var notikt seksuāli, aseksuāli vai mākslīgi. | Transformācija, transdukcija un baktēriju konjugācija ir mehānismi, kas iesaistīti horizontālā gēnu pārnesē. |
| Notikums | |
| Tas ir izplatīts process. | Tas ir mazāk izplatīts process. |
| Atkarība no mobilās DNS | |
| Tas nav atkarīgs no mobilajiem ģenētiskajiem elementiem. | Tas ir iespējams, pateicoties mobilajiem DNS elementiem, piemēram, transpozoniem, plazmīdām, bakteriofāgiem. |
Kopsavilkums - vertikāla un horizontāla gēnu pārnese
Gēnu pārnešana var notikt starp radniecīgām un nesaistītām personām. Ir divi galvenie gēnu pārneses veidi, ko sauc par vertikālo un horizontālo. Vertikālā gēnu pārnešana notiek no vecākiem uz pēcnācējiem. Reprodukcijas vai augu krustošanās laikā gēni tiek pārnesti no vecākiem uz pēcnācējiem. Horizontālā gēnu pārnešana notiek starp dažādām sugām, kas nav saistītas. Tas nav iespējams kā vertikāla gēnu pārnese. Tomēr mobilo DNS elementu, piemēram, plazmīdu, lecošo gēnu un bakteriofāgu, dēļ gēni apmainās starp organismiem horizontāli, izmantojot konjugāciju, transdukciju un transformāciju. Horizontālā gēnu pārnese ir izplatīta baktērijās un arhejās nekā eikariotos. Šī ir atšķirība starp vertikālo un horizontālo gēnu pārnesi.
