Kulcskülönbség – Függőleges vs vízszintes génátvitel
A géntranszfer arra a folyamatra utal, amely során a genetikai anyagot átviszik vagy kicserélik az organizmusok között. A funkcionális géneket hordozó DNS kicserélődik az organizmusok között, ami megváltoztatja genomi összetételüket. Két típusban fordulhat elő, ezek a vertikális géntranszfer és a horizontális géntranszfer. A horizontális géntranszfer arra a folyamatra utal, amelyben a genetikai anyag átvitele történik nem rokon egyedek között. A függőleges géntranszfer azt a folyamatot jelenti, amelyben a gének a szülőről az utódba kerülnek. Ez a legfontosabb különbség a függőleges és a vízszintes génátvitel között. A függőleges génátvitel gyakori az élőlények között, míg a horizontális génátvitel kevésbé gyakori.
Mi az a függőleges génátvitel?
A függőleges géntranszfer a génátvitel egyik módja a szülőről az utódra. Előfordulhat ivaros szaporodás vagy ivartalan szaporodás vagy mesterséges mechanizmusok révén. Ez a folyamat egy közös mechanizmus, amely a rokon szervezetek között történik. A genomok egyik generációról a másikra adódnak át az élő szervezetekben természetes módon vertikális génátvitel útján. A növénynemesítési programokban a vertikális génátvitelt szándékosan hajtják végre, hogy fontos géneket vigyenek át az F1 generációba. Két növényt szexuálisan kereszteznek, hogy génjeik összekeveredjenek, és átadják a következő generációnak. Ezáltal értékes tulajdonságok tárolhatók az utódokban, lehetővé téve a jövő generációi számára a körforgást.
A baktériumokban a leggyakoribb ivartalan szaporodási módszer a bináris hasadás. A bináris hasadás két azonos baktériumsejtet eredményez. Ez egy példa a baktériumok vertikális génátviteli módszerére. Emberben az AIDS nevű betegség vertikális génátvitel következtében a szülő anyáról a babára terjed.
01. ábra: Baktériumok függőleges génátvitele bináris hasadás során
Mi az a horizontális génátvitel?
A horizontális géntranszfer egy olyan mechanizmus, amelyben a genetikai anyagot nem rokon szervezetek között továbbítják. Ezt laterális géntranszfernek is nevezik. Különböző genomok között fordul elő, például különböző fajok között. Az élőlények a géntranszfer révén különböző tulajdonságokra tesznek szert. A vízszintes géntranszfer eltér a szülőről utódra történő génátviteltől.
A vízszintes génátvitelt megkönnyíti az élőlények által birtokolt többféle DNS-nek köszönhetően. Főleg mobil genetikai elemek, például transzpozonok (ugró gének), plazmidok (nem kromoszómális cirkuláris DNS) és bakteriofágok (vírusokat fertőző baktériumok). Ez több mechanizmuson keresztül történik, az alábbiak szerint.
Horizontális génátviteli mechanizmusok
Átalakulás
A prokarióták speciálisan plazmidok formájában képesek felvenni a szabad DNS-t.
Bakteriális konjugáció
A szexuális szaporodás egyik módja, amely két ideiglenesen összekapcsolt sejt között jön létre. A konjugáció során az F plazmidok átkerülnek a donorról a recipiensre, ami genetikai anyag átvitelt eredményez két organizmus között, ahogy az a 02. ábrán látható. Ez a horizontális génátvitel fő mechanizmusa.
Transdukció
A bakteriofág képes bejuttatni DNS-ét egy baktériumba, amikor megfertőződött, ami a második fertőzés során génátvitelt eredményez két baktérium között. Ez két folyamaton keresztül, az általánosított és a speciális transzdukción keresztül történik.
A vízszintes génátvitel használata
A vízszintes géntranszfert a géntechnológia területén használják. Az idegen DNS rekombinálható vagy beépíthető a befogadó szervezet genomjába horizontális génátvitel során. Lehetővé teszi a befogadók számára, hogy új tulajdonságokat sajátítsanak el, amelyek fontosak a növekedéshez és a túléléshez. A horizontális géntranszfer rendkívül fontos mind a prokarióták, mind az eukarióták adaptációjában és evolúciójában. A kedvező tulajdonságokat a természetes szelekció szűri ki, és hozzájárul az evolúcióhoz. Egyes organizmusok horizontális géntranszfer révén szereznek be olyan géneket, amelyek értékesek az alkalmazkodás és az evolúció szempontjából. Például, ha a baktériumok antibiotikum-ellenállást szereznek, az horizontális génátvitel eredménye.
A vízszintes génátvitel a legelőnyösebb a közeli rokon taxonok körében, mint az erősen különböző fajok. Előfordulhat ugyanabban a mikrokörnyezetben élő baktériumok között is.
02. ábra: Baktériumok vízszintes génátvitele a konjugáció során
Mi a különbség a függőleges és a vízszintes génátvitel között?
Függőleges vs vízszintes génátvitel |
|
| A függőleges géntranszfer arra a folyamatra utal, amely a genetikai anyagot a szülőről az utódra továbbítja szaporodás útján. | A horizontális géntranszfer arra a folyamatra utal, amely a genetikai anyagot nem rokon szervezetek között továbbítja. |
| Módszerek | |
| Előfordulhat szexuális, aszexuális vagy mesterséges úton. | A transzformáció, a transzdukció és a bakteriális konjugáció a horizontális génátvitelben szerepet játszó mechanizmusok. |
| Előfordulás | |
| Ez egy általános folyamat. | Ez egy kevésbé gyakori folyamat. |
| Függőség a mobil DNS-től | |
| Nem függ a mobil genetikai elemektől. | Mobil DNS-elemek, például transzpozonok, plazmidok, bakteriofágok miatt lehetséges. |
Összefoglaló – Függőleges vs vízszintes génátvitel
Génátvitel történhet rokon és nem rokon személyek között. A génátvitelnek két fő típusa van, a függőleges és a vízszintes. A függőleges génátvitel a szülőtől az utódig történik. A szaporodás vagy a növények keresztezése során a gének a szülőktől az utódokhoz kerülnek. A vízszintes génátvitel különböző fajok között történik, amelyek nem rokonok. Vertikális génátvitelként nem kivitelezhető. A mobil DNS-elemek, például a plazmidok, ugrógének és bakteriofágok miatt azonban a gének konjugáción, transzdukción és transzformáción keresztül vízszintesen cserélődnek az organizmusok között. A vízszintes génátvitel gyakoribb a baktériumokban és az archaeákban, mint az eukariótákban. Ez a különbség a függőleges és a vízszintes génátvitel között.
