Ключевая разница – вертикальный и горизонтальный перенос генов
Перенос генов относится к процессу передачи или обмена генетическим материалом между организмами. ДНК, несущая функциональные гены, обменивается между организмами, вызывая изменение их геномного состава. Это может происходить в двух типах, называемых вертикальным переносом генов и горизонтальным переносом генов. Горизонтальный перенос генов относится к процессу, при котором генетический материал передается между неродственными людьми. Вертикальный перенос генов относится к процессу, при котором гены передаются от родителей к потомству. В этом ключевое различие между вертикальным и горизонтальным переносом генов. Вертикальный перенос генов распространен среди организмов, в то время как горизонтальный перенос генов встречается реже.
Что такое вертикальный перенос генов?
Вертикальный перенос генов - это метод передачи генов от родителей к потомству. Это может произойти либо путем полового размножения, либо бесполым размножением, либо искусственными механизмами. Этот процесс является общим механизмом, происходящим между родственными организмами. Геномы передаются от одного поколения к другому путем естественного вертикального переноса генов в живых организмах. В программах селекции растений вертикальный перенос генов делается намеренно, чтобы передать важные гены поколению F1. Два растения скрещиваются половым путем, чтобы смешать их гены и передать их следующему поколению. Делая это, ценные характеристики могут быть сохранены в потомстве, что позволит передавать их в будущие поколения.
У бактерий наиболее распространенным методом бесполого размножения является бинарное деление. В результате бинарного деления образуются две идентичные бактериальные клетки. Это пример метода вертикального переноса генов бактерий. У людей заболевание, называемое СПИДом, передается от матери-родителя к ребенку из-за вертикального переноса генов.
Рисунок 01: Вертикальный перенос генов бактерий во время бинарного деления
Что такое горизонтальный перенос генов?
Горизонтальный перенос генов - это механизм, при котором генетический материал передается между неродственными организмами. Он также известен как латеральный перенос генов. Это происходит между разными геномами, например, между разными видами. Благодаря переносу генов организмы приобретают различные характеристики. Горизонтальный перенос генов отличается от переноса генов от родителей к потомкам.
Горизонтальный перенос генов упрощается благодаря нескольким типам ДНК, которыми обладают организмы. В основном это мобильные генетические элементы, такие как транспозоны (прыгающие гены), плазмиды (нехромосомная кольцевая ДНК) и бактериофаги (бактерии, заражающие вирусы). Это происходит с помощью следующих механизмов.
Горизонтальные механизмы переноса генов
Преображение
Прокариоты способны захватывать свободную ДНК специально в форме плазмид.
Бактериальная конъюгация
Способ полового размножения, происходящий между временно соединенными двумя клетками. Во время конъюгации плазмиды F передаются от донора к реципиенту, что приводит к переносу генетического материала между двумя организмами, как показано на рисунке 02. Это основной механизм горизонтального переноса генов.
Трансдукция
Бактериофаг способен вводить свою ДНК в бактерию при заражении, что приводит к переносу генов между двумя бактериями во время второго заражения. Это происходит посредством двух процессов, называемых обобщенной и специализированной трансдукцией.
Использование горизонтального переноса генов
Горизонтальный перенос генов используется в генной инженерии. Чужеродная ДНК может быть рекомбинирована или вставлена в геном организма-реципиента при горизонтальном переносе генов. Это позволяет реципиентам приобретать новые черты, важные для роста и выживания. Горизонтальный перенос генов чрезвычайно важен для адаптации и эволюции как прокариот, так и эукариот. Благоприятные черты отфильтровываются естественным отбором и вносят свой вклад в эволюцию. Некоторые организмы приобретают гены, ценные для адаптации и эволюции, путем горизонтального переноса генов. Например, приобретение бактериями устойчивости к антибиотикам является результатом горизонтального переноса генов.
Горизонтальный перенос генов более предпочтителен среди близкородственных таксонов, чем среди сильно различающихся видов. Это также может происходить между бактериями, обитающими в одной и той же микросреде.
Рисунок 02: Горизонтальный перенос генов бактерий во время конъюгации
В чем разница между вертикальным и горизонтальным переносом генов?
Вертикальный и горизонтальный перенос генов |
|
| Вертикальный перенос генов относится к процессу, который передает генетический материал от родителей к потомству путем размножения. | Горизонтальный перенос генов относится к процессу передачи генетического материала между неродственными организмами. |
| Методы | |
| Это может происходить половым, бесполым или искусственным путем. | Трансформация, трансдукция и бактериальная конъюгация являются механизмами, участвующими в горизонтальном переносе генов. |
| Вхождение | |
| Это обычный процесс. | Это менее распространенный процесс. |
| Зависимость от мобильной ДНК | |
| Это не зависит от мобильных генетических элементов. | Это возможно благодаря мобильным элементам ДНК, таким как транспозоны, плазмиды, бактериофаги. |
Резюме – Вертикальный и горизонтальный перенос генов
Перенос генов может происходить между родственными и неродственными особями. Существует два основных типа переноса генов: вертикальный и горизонтальный. Вертикальная передача генов происходит от родителей к потомству. При размножении или скрещивании растений гены передаются от родителей потомству. Горизонтальный перенос генов происходит между разными видами, которые не являются родственными. Вертикальный перенос генов невозможен. Однако благодаря мобильным элементам ДНК, таким как плазмиды, прыгающие гены и бактериофаги, гены обмениваются между организмами горизонтально посредством конъюгации, трансдукции и трансформации. Горизонтальный перенос генов более распространен у бактерий и архей, чем у эукариот. В этом разница между вертикальным и горизонтальным переносом генов.
