Ključna razlika – navpični vs horizontalni prenos genov
Prenos genov se nanaša na proces prenosa ali izmenjave genskega materiala med organizmi. DNK, ki nosi funkcionalne gene, se izmenjuje med organizmi, kar povzroči spremembo njihove genomske sestave. Pojavi se lahko v dveh vrstah, imenovanih vertikalni prenos genov in horizontalni prenos genov. Horizontalni prenos genov se nanaša na proces, v katerem se genetski material prenaša med nepovezanimi posamezniki. Vertikalni prenos genov se nanaša na proces, pri katerem se geni prenašajo od staršev do njihovih potomcev. To je ključna razlika med vertikalnim in horizontalnim prenosom genov. Vertikalni prenos genov je pogost med organizmi, medtem ko je horizontalni prenos genov manj pogost.
Kaj je vertikalni prenos genov?
Vertikalni prenos genov je metoda prenosa genov od staršev do njihovih potomcev. Pojavi se lahko s spolnim ali nespolnim razmnoževanjem ali umetnimi mehanizmi. Ta proces je običajen mehanizem, ki se zgodi med sorodnimi organizmi. Prenašanje genomov iz ene generacije v naslednjo poteka prek navpičnega prenosa genov v živih organizmih po naravni poti. V programih žlahtnjenja rastlin se vertikalni prenos genov izvaja namenoma za prenos pomembnih genov v generacijo F1. Dve rastlini se spolno križata, da se njuni geni premešajo in prenesejo na naslednjo generacijo. S tem se lahko dragocene lastnosti shranijo v potomcih in omogočijo kroženje v prihodnjih generacijah.
Pri bakterijah je najpogostejši način nespolnega razmnoževanja binarna cepitev. Binarna cepitev povzroči nastanek dveh enakih bakterijskih celic. Je primer metode vertikalnega prenosa genov bakterij. Pri ljudeh se bolezen, imenovana AIDS, prenaša z matere na otroka zaradi vertikalnega prenosa genov.
Slika 01: Vertikalni genski prenos bakterij med binarno fisijo
Kaj je vodoravni prenos genov?
Horizontalni prenos genov je mehanizem, pri katerem se genetski material prenaša med nesorodnimi organizmi. Znan je tudi kot lateralni prenos genov. Pojavlja se med različnimi genomi, na primer med različnimi vrstami. Organizmi pridobijo različne lastnosti s prenosom genov. Horizontalni prenos genov se razlikuje od prenosa genov od staršev do potomcev.
Horizontalni prenos genov je enostaven zaradi več vrst DNK, ki jih imajo organizmi. Gre predvsem za mobilne genetske elemente, kot so transpozoni (skakajoči geni), plazmidi (nekromosomska krožna DNK) in bakteriofagi (virusi, ki okužijo bakterije). Pojavi se prek več mehanizmov, kot sledi.
Mehanizmi vodoravnega prenosa genov
Transformacija
Prokarionti so sposobni posebej prevzeti prosto DNA v obliki plazmidov.
Bakterijska konjugacija
Način spolnega razmnoževanja, ki poteka med začasno povezanima dvema celicama. Med konjugacijo se plazmidi F prenesejo od darovalca do prejemnika, kar povzroči prenos genskega materiala med dvema organizmoma, kot je prikazano na sliki 02. To je glavni mehanizem, ki vključuje horizontalni prenos genov.
Transdukcija
Bakteriofag lahko vbrizga svojo DNK v bakterijo, ko je okužena, kar povzroči prenos genov med dvema bakterijama med drugo okužbo. To se zgodi prek dveh procesov, imenovanih generalizirana in specializirana transdukcija.
Uporabe vodoravnega prenosa genov
Horizontalni prenos genov se uporablja v genskem inženirstvu. Tujo DNK je mogoče rekombinirati ali vstaviti v genom prejemnega organizma pri horizontalnem prenosu genov. Prejemnikom omogoča pridobitev novih lastnosti, pomembnih za rast in preživetje. Horizontalni prenos genov je izjemno pomemben pri prilagajanju in evoluciji tako prokariontov kot evkariontov. Ugodne lastnosti se filtrirajo z naravno selekcijo in prispevajo k evoluciji. Nekateri organizmi s horizontalnim prenosom genov pridobijo gene, ki so dragoceni za prilagajanje in evolucijo. Na primer, pridobitev odpornosti na antibiotike pri bakterijah je posledica horizontalnega prenosa genov.
Horizontalni prenos genov je najbolj priljubljen med tesno sorodnimi taksoni kot zelo različnimi vrstami. Pojavi se lahko tudi med bakterijami, ki živijo v istem mikrookolju.
Slika 02: Horizontalni genski prenos bakterij med konjugacijo
Kakšna je razlika med navpičnim in vodoravnim prenosom genov?
Navpični proti vodoravni prenos genov |
|
| Vertikalni prenos genov se nanaša na proces prenosa genskega materiala od staršev do potomcev z razmnoževanjem. | Horizontalni prenos genov se nanaša na proces, ki prenaša genski material med organizmi, ki niso v sorodu. |
| Metode | |
| Lahko se pojavi spolno, aseksualno ali umetno. | Transformacija, transdukcija in bakterijska konjugacija so mehanizmi, vključeni v horizontalni prenos genov. |
| Pojav | |
| To je pogost postopek. | To je manj pogost postopek. |
| Odvisnost od mobilne DNK | |
| Ni odvisno od mobilnih genetskih elementov. | Možno je zaradi mobilnih elementov DNK, kot so transpozoni, plazmidi, bakteriofagi. |
Povzetek – Vertikalni vs Horizontalni prenos genov
Prenos genov lahko poteka med sorodniškimi in nesorodnimi posamezniki. Obstajata dve glavni vrsti prenosa genov, imenovani vertikalni in horizontalni. Vertikalni prenos genov poteka od staršev do potomcev. Med razmnoževanjem ali križanjem rastlin se geni prenašajo s staršev na potomce. Horizontalni prenos genov poteka med različnimi vrstami, ki niso v sorodu. Ni izvedljivo kot vertikalni prenos genov. Zaradi mobilnih elementov DNA, kot so plazmidi, skakajoči geni in bakteriofagi, se geni med organizmi vodoravno izmenjujejo s konjugacijo, transdukcijo in transformacijo. Horizontalni prenos genov je pogost pri bakterijah in arhejah kot pri evkariontih. To je razlika med vertikalnim in horizontalnim prenosom genov.
