Kas yra horizontalusis genų perkėlimas?

Beveik visi organizmai gali platinti genetinę medžiagą per vertikalų genų perdavimą, kurio metu genetinė informacija perduodama iš tėvų palikuonims. Priešingai, horizontalaus genų perdavimo procesas arba šoninis genų perkėlimas nėra būdingas visoms rūšims. Šio tipo genų perdavimo metu genetinė medžiaga perduodama tarp organizmų, kurie nėra tėvai, ir palikuonių. Vietoj to, du organizmai paprastai nėra susiję ir dažnai yra skirtingų rūšių.

Dauguma eukariotinių organizmų įgyja genetinę medžiagą daugiausia per vertikalų genų perdavimą, kurio metu vyksta DNR rekombinacija. Priešingai, manoma, kad horizontalus genų perdavimas yra labiausiai paplitęs būdas, kuriuo vienaląsčiai organizmai, ypač bakterijos, įgyja naują genetinę medžiagą. Tai svarbu, nes bakterijos dauginasi be seksualinės rekombinacijos; todėl horizontalus perkėlimas leidžia bakterijų rūšims išlaikyti įvairovę.

Horizontalus genų perdavimas bakterijose yra dažnas reiškinys. Yra trys būdai, kuriais bakterijos gali keistis genetine medžiaga horizontaliai. Visi trys iš jų atsiranda natūraliai ir taip pat gali būti atliekami laboratorijoje, siekiant genetiškai modifikuoti bakterijas, turinčias naujų savybių, pavyzdžiui, gebėjimą sintetinti nevietinius baltymus.

Transformacija yra procesas, kurio metu bakterijos praryja nuogas DNR arba RNR molekules ir išreiškia jas ląstelėje. Transdukcijos metu genetinę medžiagą perduoda bakteriofagai, kurie yra virusai, užkrečiantys bakterijas. Galiausiai yra bakterinė konjugacija, kurios metu genetinė medžiaga, dažnai plazmidės, perduodama per tarpląstelinį kontaktą. Konjugaciją tarpininkauja transpozonai ir plazmidės – dviejų tipų genetinė medžiaga, kurios skiriasi nuo bakterijų genomo ir nuo jo nepriklauso.

Yra įrodymų, kad virusai taip pat gali perduoti genetinę informaciją per horizontalų genų perdavimą. Vienas iš stipriausių rodiklių yra virusai, vadinami Mimivirus, Mamavirus ir Sputnik. Ir Mimivirusas, ir Mamavirusas yra žinomi Sputnik šeimininkai, o visoms trims rūšims būdingas nedidelis genų skaičius. Manoma, kad Sputnik perkėlė genus tarp dviejų savo virusų šeimininkų tam tikru šių trijų organizmų evoliucijos istorijos momentu.

Tam tikri eukariotai, įskaitant grybų, vabzdžių ir augalų rūšis, taip pat dalyvauja horizontaliame genų pernešime. Vienas iš labiausiai žinomų pavyzdžių yra horizontalus genetinis perkėlimas tarp bakterijų ir Saccharomyces cerevisiae, mielių rūšies. Kitas genetinio perdavimo tarp eukariotų pavyzdys yra azuki pupelių vabalas ir bakterija, vadinama Wolbachia. Augalų pasaulyje augalų šeimos, vadinamos Rafflesiaceae, parazitai perdavė genetinę informaciją savo šeimininkams, o dumblių rūšis perdavė genetinę medžiagą jūros šliužų rūšiai, kuri grobia dumblius.