Τι είναι η Οριζόντια Μεταφορά Γονιδίων;

Σχεδόν όλοι οι οργανισμοί μπορούν να διαδώσουν γενετικό υλικό μέσω κάθετης μεταφοράς γονιδίων κατά την οποία η γενετική πληροφορία μεταδίδεται από τους γονείς στους απογόνους. Αντίθετα, η διαδικασία της οριζόντιας γονιδιακής μεταφοράς – ή πλευρικής μεταφοράς γονιδίου – δεν είναι κοινή σε όλα τα είδη. Σε αυτόν τον τύπο μεταφοράς γονιδίων, το γενετικό υλικό μεταδίδεται μεταξύ οργανισμών που δεν είναι γονείς και απογόνους. Αντίθετα, οι δύο οργανισμοί είναι συνήθως άσχετοι και είναι συχνά διαφορετικών ειδών.

Οι περισσότεροι ευκαρυωτικοί οργανισμοί αποκτούν γενετικό υλικό κυρίως μέσω της κάθετης μεταφοράς γονιδίων, κατά την οποία λαμβάνει χώρα ο ανασυνδυασμός του DNA. Αντίθετα, πιστεύεται ότι η οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι ο πιο συνηθισμένος τρόπος με τον οποίο οι μονοκύτταροι οργανισμοί, ιδίως τα βακτήρια, αποκτούν νέο γενετικό υλικό. Αυτό είναι σημαντικό γιατί τα βακτήρια αναπαράγονται χωρίς σεξουαλικό ανασυνδυασμό. Ως εκ τούτου, η οριζόντια μεταφορά επιτρέπει στα βακτηριακά είδη να διατηρήσουν την ποικιλομορφία τους.

Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων στα βακτήρια είναι σύνηθες φαινόμενο. Υπάρχουν τρεις τρόποι με τους οποίους τα βακτήρια μπορούν να ανταλλάξουν γενετικό υλικό οριζόντια. Και τα τρία αυτά συμβαίνουν φυσικά και μπορούν επίσης να πραγματοποιηθούν στο εργαστήριο για τη γενετική μηχανική βακτηρίων με νέες ιδιότητες, όπως η ικανότητα σύνθεσης μη εγγενών πρωτεϊνών.

Ο μετασχηματισμός είναι μια διαδικασία κατά την οποία τα βακτήρια καταπίνουν γυμνά μόρια DNA ή RNA και τα εκφράζουν μέσα στο κύτταρο. Στη μεταγωγή, το γενετικό υλικό μεταφέρεται από βακτηριοφάγους, οι οποίοι είναι ιοί που μολύνουν βακτήρια. Τέλος, υπάρχει βακτηριακή σύζευξη, στην οποία το γενετικό υλικό, συχνά πλασμίδια, μεταφέρεται μέσω διακυτταρικής επαφής. Η σύζευξη μεσολαβείται από τρανσποζόνια και πλασμίδια, δύο τύπους γενετικού υλικού που είναι διακριτά και ανεξάρτητα από το βακτηριακό γονιδίωμα.

Υπάρχουν κάποιες ενδείξεις ότι οι ιοί μπορούν επίσης να μεταδώσουν γενετικές πληροφορίες μέσω οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων. Ένας από τους ισχυρότερους δείκτες περιλαμβάνει ιούς που ονομάζονται Mimivirus, Mamavirus και Sputnik. Τόσο ο Mimivirus όσο και ο Mamavirus είναι γνωστοί ξενιστές του Sputnik και ένας μικρός αριθμός γονιδίων είναι κοινός και στα τρία είδη. Θεωρείται ότι ο Sputnik μετέφερε γονίδια μεταξύ των δύο ιών ξενιστών του σε κάποιο σημείο κατά τη διάρκεια της εξελικτικής ιστορίας αυτών των τριών οργανισμών.

Ορισμένοι ευκαρυώτες, συμπεριλαμβανομένων ειδών μυκήτων, εντόμων και φυτών, εμπλέκονται επίσης σε οριζόντια μεταφορά γονιδίων. Ένα από τα πιο γνωστά παραδείγματα είναι η οριζόντια γενετική μεταφορά μεταξύ βακτηρίων και του Saccharomyces cerevisiae, ενός είδους ζυμομύκητα. Ένα άλλο παράδειγμα γενετικής μεταφοράς μεταξύ ευκαρυωτών περιλαμβάνει το σκαθάρι φασολιών azuki και ένα βακτήριο που ονομάζεται Wolbachia. Στον φυτικό κόσμο, τα παράσιτα μιας φυτικής οικογένειας που ονομάζονται Rafflesiaceae έχουν μεταφέρει γενετικές πληροφορίες στους ξενιστές τους και ένα είδος φυκιών έχει μεταφέρει γενετικό υλικό σε ένα είδος θαλάσσιου γυμνοσάλιαγκου που θηράματα τα φύκια.