Që nga zbulimi i një fenomeni të tillë si transferimi horizontal i gjeneve, domethënë jo nga prindërit tek pasardhësit, e gjithë bota e gjallë në planetin tonë është përfaqësuar si një sistem i vetëm informacioni. Dhe në këtë sistem bëhet e mundur të huazohet një shpikje e suksesshme evolucionare e një specie nga një tjetër. Çfarë është transferimi vertikal dhe horizontal i gjenit, cilat janë mekanizmat e këtij procesi dhe shembujt në botën organike - e gjithë kjo është artikulli.
gjenet fqinje
Të gjithë e dinë se ne i marrim gjenet tona nga prindërit tanë. Dhe ata janë nga prindërit e tyre. Ky është transferimi vertikal. Dhe nëse papritmas ndodh një mutacion që rezulton i dobishëm për mbijetesë ose përshtatje, dhe fiton një bazë në gjenomën e popullatës, atëherë speciet do të fitojnë avantazhe në luftën për ekzistencë.
Në të njëjtën kohë, një person ka gjenet e veta,aphids kanë të tyren, dhe peshkaqenë kanë të tyren. Është pothuajse e pamundur që ata të kalojnë midis specieve. Por ndonjëherë ndodh - ky është transferim horizontal i gjeneve.
Kjo është ajo që bën inxhinieria gjenetike moderne. Organizmat e modifikuar gjenetikisht janë rezultat i një transferimi të tillë të gjeneve (për shembull, tardigradi i ndriçuar në foton e mësipërme). Por në natyrë, ky fenomen ekziston për një kohë të gjatë.
Zemra e çështjes
Transferimi vertikal i gjeneve është fenomeni i transferimit të materialit trashëgues nga format e prindërve tek organizmat bija.
Transferimi horizontal i gjeneve është një situatë e natyrshme e transferimit të gjeneve nga një organizëm i rritur në tjetrin. Në të njëjtën kohë, dy organizma ekzistojnë në mënyrë objektive, dhe ndonjëherë ata i përkasin specieve të ndryshme biologjike.
Një shembull i transferimit horizontal të gjeneve në baktere është transferimi i gjeneve të rezistencës nga një lloj bakteri në tjetrin.
Kushtet e nevojshme
Për të kuptuar këtë fenomen, është e nevojshme të njihen kushtet në të cilat një transferim i tillë është i mundur në parim, përkatësisht:
- Është e nevojshme të kemi një ndërmjetës për "transportin" e gjeneve nga një qelizë në tjetrën, nga një organizëm në tjetrin.
- Duhet të ekzistojë një mekanizëm molekular që do të lejonte që gjenet e huaja të futen në grupin e gjeneve të strehuesit.
Këto kushte mund të përmbushen fare mirë nga retroviruset dhe transpozonët e tjerë (elementët e ADN-së). Dhe janë pikërisht metoda të tilla të transferimit horizontal të gjeneve që inxhinieria gjenetike ka adoptuar sot.
MegjithëseSot, mekanizmat e një transferimi të tillë të gjeneve janë vetëm duke u studiuar; përveç viruseve, një transferim i tillë mund të ndodhë edhe me ndihmën e seksioneve të lira të acideve deoksiribonukleike (transpozonëve), të cilët hyjnë në trup përmes një futjeje të thjeshtë ose me organizma parazitarë. Ky i fundit mund të ndryshojë jo vetëm aparatin gjenetik të bujtësit, por edhe vendin e tij ekologjik në sistemin e biocenozës.
Sfondi
Ishte transferimi i gjeneve të rezistencës ndaj antibiotikëve ndërmjet shtameve të ndryshme bakteriale që u përshkrua për herë të parë në Japoni në vitin 1959.
Tashmë nga mesi i viteve 1990, biologët molekularë vërtetuan se transferimi horizontal i gjeneve në prokariotët dhe eukariotët ishte i përfshirë në zhvillimin evolucionar të jetës në planetin tonë.
Në vitin 2010, u publikua një studim nga profesor Cedric Feschott, i cili prezantoi një analizë të gjenomit të majmunëve opossum dhe saimiri. Ata u kafshuan nga një lloj insekti. Në gjenomet e gjitarëve, është gjetur një transpozoon që ka 98% identitet me insektet. Për informacionin tuaj, këto insekte kafshojnë jo vetëm majmunët dhe oposumet.
Që tani e tutje, hipoteza e transferimit horizontal të gjeneve ndërmjet fushave të ndryshme të organizmave është bërë një paradigmë e re e biologjisë.
Insektet shumëngjyrëshe
Dhe nëse transferimi horizontal i gjeneve në baktere për 30 vitet e fundit nuk ka ngritur dyshime tek biologët, atëherë mundësia e tij në organizmat shumëqelizorë ka ngritur shumë pyetje. Pikërisht atëherë vëmendja e biologëve u tërhoq nga afidja e zakonshme, në të cilënka individë me ngjyrë të gjelbër dhe të kuqe të trupit.
Një analizë e pigmenteve që u japin ngjyrë individëve të kuq zbuloi praninë e karotenoideve - pigmente bimore. Ku i morën afidet gjenet që janë unike për organizmat bimorë? Sot, renditja e gjenomit të insekteve është një çështje mjaft e thjeshtë për studiuesit. Kështu u zbulua se gjenet e afideve përgjegjëse për sintezën e pigmentit të kuq janë plotësisht identike me ato të disa kërpudhave që parazitojnë në trupin e afideve pa shkaktuar ndonjë dëm të dukshëm.
Me shumë mundësi, në agimin e evolucionit të afideve (rreth 80 milionë vjet më parë) ka pasur një dështim në makinën gjenetike dhe gjenet e kërpudhave janë ndërtuar në gjenomin e insekteve.
Evolucioni dhe biodiversiteti
E gjithë sistematika filogjenetike e botës organike bazohet në konceptin e Darvinit për divergjencën. Thelbi i tij është si vijon: sapo të ndodhë izolimi riprodhues midis popullatave të një specieje, mund të flasim për procesin e speciacionit. Dhe tashmë dy specie vazhdojnë të evoluojnë bazuar në përzgjedhjen natyrore dhe mutacionet e rastësishme.
Zbulimi i transferimit horizontal të gjeneve ndërmjet specieve dhe taksoneve më të mëdha vërtetoi vetëm se në një periudhë kaq të shkurtër hapësirë-kohore (4 miliardë vjet), lënda e gjallë në planetin tonë mund të kalonte nga format njëqelizore në ato shumëqelizore shumë të organizuara.
Kështu, e gjithë biota e planetit bëhet një laborator i vetëm për krijimin e tipareve të reja trashëgimore, dhe është lëvizja horizontale e gjenevemund dhe vazhdon të përshpejtojë ndjeshëm procesin evolucionar.
Le të marrim hua disa gjene
Në vitin 2015, gjenetisti Alistair Crisp nga Kembrixh (MB) studioi gjenomin e 12 llojeve të mizave të frutave Drosophila, 4 llojeve të krimbave të rrumbullakët dhe 10 llojeve të primatëve (një prej të cilëve është një njeri). Shkencëtari po kërkonte seksione "aliene" të ADN-së.
Rezultatet e kërkimit kanë konfirmuar praninë e 145 rajoneve në gjenomet që janë rezultat i transferimit horizontal të gjeneve tek eukariotët.
Disa nga këto gjene janë të përfshirë në metabolizmin e proteinave dhe lipideve, tjetra - në përgjigjet imune. Më e rëndësishmja, ishte e mundur të identifikoheshin donatorët e mundshëm të këtyre gjeneve. Ata doli të ishin protistët (eukariotët më të thjeshtë), bakteret (prokariotët) dhe kërpudhat.
Po ne
Tashmë dihet me siguri se nëpërmjet transferimit horizontal të gjeneve te njerëzit, u shfaqën gjenet përgjegjëse për grupet e gjakut AB0.
Shumica e provave për një transferim të tillë të gjeneve te primatët janë me origjinë shumë të lashtë, që datojnë nga një paraardhës i përbashkët me akordet të tjera.
Sipas studimeve të fundit, formimi i placentës tek njerëzit është gjithashtu përgjegjës për gjenin e virusit, i cili u kap diku në agimin e formimit të kafshëve placentare.
Rezultatet e renditjes së gjenomit njerëzor treguan se ai përmban rreth 8% të pjesëve të gjenomave virale, të cilat quhen "gjenet e gjumit".
Epoka e Mutantëve
Këtu kemi ardhurtema e tregimeve horror me të cilat trembin aktivistët e gjelbër. Po sikur këto gjene "të fjetur" të ndizen? Apo një rriqër kafshon një person dhe tërheq një lloj tmerri në gjenomin e tij? Apo hamë sojë të modifikuar gjenetikisht dhe bëhemi mutantë? Por në fund të fundit, për 4 miliardë vjet, biodiversiteti në planet vetëm është rritur, dhe ju dhe unë jemi ende pak si balenat, si afidet janë si kërpudhat. Pse është kështu?
Së pari, mekanizmi i transferimit horizontal ekziston në natyrë për aq kohë sa ekziston vetë jeta. Dhe në shembullin e afideve, është krejtësisht e qartë se një transferim i tillë i gjeneve kishte për qëllim pikërisht rritjen e përshtatshmërisë së organizmave ndaj kushteve mjedisore (ato të kuqe janë më pak të dukshme në pjesë të caktuara të bimëve). Dhe inxhinierët gjenetikë në këtë kuptim nuk dolën me asgjë të re. Domatet me gjene të peshkut arktik kanë rritur tolerancën ndaj të ftohtit, gjë që i lejon ato të rriten në rajonet veriore.
Së dyti, megjithë mundësinë e transferimit gjenetik, ne ende nuk kemi vërejtur unifikimin (uniformitetin) e gjenomit të të gjithë organizmave të gjallë në planet. Stabiliteti i sistemit biologjik, që është qeliza dhe organizmi, është mjaft i lartë për të kufizuar transferimin joefikas të gjeneve. Por në të njëjtën kohë, është ky transferim që është mjeti i evolucionit biologjik, i cili çon në biodiversitet. Kështu që nuk do të kalojë shumë kohë që arinjtë të duken si qift dhe qentë si kameleonë.
