Peamine erinevus - vertikaalne vs horisontaalne geeniedastus
Geenisiire viitab protsessile, mis kannab üle või vahetab geneetilist materjali organismide vahel. Funktsionaalseid geene kandev DNA vahetatakse organismide vahel, põhjustades muutusi nende genoomilises koostises. See võib esineda kahte tüüpi, nimega vertikaalne geeniülekanne ja horisontaalne geenisiire. Horisontaalne geenisiire viitab protsessile, kus geneetiline materjal kantakse üle mitteseotud indiviidide vahel. Vertikaalne geenisiire viitab protsessile, kus geenid kanduvad vanematelt nende järglastele. See on peamine erinevus vertikaalse ja horisontaalse geenisiirde vahel. Vertikaalne geeniülekanne on organismide seas tavaline, horisontaalne geenisiire aga vähem levinud.
SISU
1. Ülevaade ja põhierinevus
2. Mis on vertikaalne geeniedastus
3. Mis on horisontaalne geeniedastus
4. Kõrvuti võrdlus - vertikaalne vs horisontaalne geeniedastus
5. Kokkuvõte
Mis on vertikaalne geeniedastus?
Geenide vertikaalne ülekandmine on meetod geenide ülekandmiseks vanematelt nende järglastele. See võib ilmneda kas seksuaalse paljunemise või mittesugulise paljunemise või kunstlike mehhanismide kaudu. See protsess on levinud mehhanism, mis toimub seotud organismide vahel. Genoomid kanduvad ühest põlvkonnast järgmisse põlvkonda loomulikus elusorganismides vertikaalse geeniülekande kaudu. Taimekasvatusprogrammides tehakse geenide vertikaalset ülekandmist eesmärgiga viia olulised geenid üle F1 põlvkonda. Kaks taime ristatakse sugulisel teel, et segada nende geene ja kanduda järgmisele põlvkonnale. Seda tehes saab järglastele säilitada väärtuslikke omadusi, mis võimaldavad ringlust tulevastel põlvedel.
Bakterites on levinuim mittesuguline paljunemismeetod binaarne lõhustumine. Binaarse lõhustumise tulemuseks on kaks identset bakterirakku. See on bakterite vertikaalse geenisiirdemeetodi näide. Inimestel kandub AIDSi-nimeline haigus vanema emalt lapsele edasi geenide vertikaalse ülekande tõttu.
Joonis 01: Bakterite vertikaalne geeniülekanne binaarse lõhustumise ajal
Mis on horisontaalne geeniedastus?
Geenide horisontaalne ülekanne on mehhanism, milles geneetiline materjal kantakse üle mitteseotud organismide vahel. Seda tuntakse ka kui külgmist geeniülekannet. See toimub erinevate genoomide vahel, näiteks erinevate liikide vahel. Organismid omandavad geeniülekande kaudu erinevad omadused. Geenide horisontaalne ülekanne erineb geenist, mis kandub vanematelt järglastele.
Geenide horisontaalne ülekandmine on organismide valduses oleva mitut tüüpi DNA tõttu lihtne. Need on peamiselt liikuvad geneetilised elemendid, nagu transposoonid (hüppavad geenid), plasmiidid (mitte-kromosoomne ümmargune DNA) ja bakteriofaagid (viirusi nakatavad bakterid). See toimub mitme mehhanismi kaudu järgmiselt.
Horisontaalsed geenisiirdemehhanismid
Muutumine
Prokarüoodid on võimelised võtma spetsiaalselt vaba DNA plasmiidide kujul.
Bakterite konjugatsioon
Seksuaalse paljunemise viis, mis toimub ajutiselt ühendatud kahe raku vahel. Konjugatsiooni ajal kantakse F-plasmiidid doonorilt retsipiendile, mille tulemuseks on geneetilise materjali ülekandmine kahe organismi vahel, nagu on näidatud joonisel 02. See on peamine horisontaalse geenisiirde mehhanism.
Transduktsioon
Bakteriofaag on võimeline nakatamise korral oma DNA bakterisse süstima, mille tagajärjeks on teise nakatumise ajal kahe bakteri vahel geeni ülekandumine. See toimub kahe protsessi kaudu, mida nimetatakse üldiseks ja spetsialiseeritud transduktsiooniks.
Horisontaalse geeniedastuse kasutusalad
Geenitehnoloogias kasutatakse horisontaalset geenisiiret. Võõra DNA võib horisontaalses geeniülekandes rekombineerida või sisestada retsipiendi organismi genoomi. See võimaldab vastuvõtjatel omandada kasvu ja ellujäämise jaoks olulisi uudseid jooni. Geenide horisontaalne ülekanne on nii prokarüootide kui ka eukarüootide kohanemisel ja evolutsioonil äärmiselt oluline. Soodsad omadused filtreeritakse läbi loodusliku valiku ja aitavad evolutsioonile kaasa. Mõned organismid omandavad horisontaalse geenisiirde abil kohanemiseks ja evolutsiooniks väärtuslikud geenid. Näiteks antibiootikumiresistentsuse omandamine bakterite poolt on horisontaalse geenisiirde tulemus.
Geenide horisontaalne ülekanne on kõige paremini soositud tihedalt seotud taksonite seas kui väga erinevad liigid. See võib esineda ka samas mikrokeskkonnas elavate bakterite vahel.
Joonis 02: Bakterite horisontaalne geeniülekanne konjugatsiooni ajal
Mis vahe on vertikaalsel ja horisontaalsel geeniedastusel?
Erinev artikkel keskel enne tabelit
Vertikaalne vs horisontaalne geeniedastus |
|
| Vertikaalne geenisiire viitab protsessile, mis viib geneetilise materjali paljunemise teel vanematelt järglastele. | Horisontaalne geenisiire viitab protsessile, mis viib geneetilise materjali omavahel seotud organismide vahel. |
| Meetodid | |
| See võib ilmneda seksuaalsel, mittesugulisel või kunstlikul viisil. | Transformatsioon, transduktsioon ja bakterite konjugatsioon on horisontaalse geenisiirdega seotud mehhanismid. |
| Esinemine | |
| See on tavaline protsess. | See on vähem levinud protsess. |
| Sõltuvus mobiilsest DNA-st | |
| See ei sõltu mobiilsetest geneetilistest elementidest. | See on võimalik tänu liikuvatele DNA elementidele nagu transposoonid, plasmiidid, bakteriofaagid. |
Kokkuvõte - vertikaalne vs horisontaalne geeniedastus
Geenisiire võib toimuda seotud ja mitteseotud isikute vahel. Geeni ülekandmisel on kaks peamist tüüpi - vertikaalsed ja horisontaalsed. Geenide vertikaalne edasikandumine toimub vanematelt järglastele. Paljunemise või taime ristumise ajal kanduvad geenid vanematelt järglastele. Geenide horisontaalne ülekanne toimub erinevate liikide vahel, mis pole omavahel seotud. Vertikaalse geeniülekandena pole see teostatav. Kuid tänu liikuvatele DNA elementidele nagu plasmiidid, hüppavad geenid ja bakteriofaagid vahetuvad geenid organismide vahel konjugatsiooni, transduktsiooni ja transformatsiooni kaudu horisontaalselt. Horisontaalne geenisiire on bakterites ja arheedes tavaline kui eukarüootides. See on erinevus vertikaalse ja horisontaalse geeniülekande vahel.
