Горизонтальне перенесення генів: відмінності між версіями

[[FileФайл:Horizontal and vertical gene transfer.png|thumb|Відмінності горизонтального та вертикального переносу генів. При вертикальному переносі генів (верхня частина схеми) передача генетичної інформації відбувається від предків до нащадків (організми позначені червоним кольором). При горизонтальному переносі генів (нижня частина схеми) генетична інформація передається від одного організму (червоний) до іншого (синій), що не є нащадком першого.]]

Горизонтальне перенесення генів вперше було описане в Японії в 1959 році публікацією, яка продемонструвала передачу резистентності до антибіотиків між різними видами [[Бактерії|бактерій]] <ref> {{ cite journal |author = Ochiai K, Yamanaka T, Kimura K, Sawada, O |title = Inheritance of drug resistance (and its tranfer) between Shigella strains and Between Shigella and E. coli strains |journal = Hihon Iji Shimpor |volume = 1861 |pages = 34 |year = 1959 |language = Japanese }} </ref> <ref> {{ cite journal |author = Akiba T, Koyama K , Ishiki Y, Kimura S, Fukushima T |title = On the mechanism of the development of multiple-drug-resistant clones of Shigella |journal = Jpn. J. Microbiol. |Volume = 4 |issue = |pages = 219-27 |year = 1960 |month = April |pmid = 13681921 }} </ref>. В середині 1980-х років Майкл Сівянен <ref> {{ cite journal |author = Syvanen Michael |title = Cross-species gene transfer; implications for a new theory of evolution |journal = J. Theor. Biol. |Volume = 112 |issue = 2 |pages = 333-43 |year = 1985 |month = January |pmid = 2984477 |doi = 10.1016/S0022-5193 (85) 80291-5 |url = http://www.dcn.davis.ca.us/vme/hgt/JTheoBiolvol112pp333-343yr1985.PDF |format = PDF }} </ref> передбачив, що горизонтальне перенесення генів існувало, мало біологічне значення і було залучене у формування еволюційної історії з початку життя на Землі.

У 1999 році Раві Джайн, Марія Рівера і Джеймс Лейк писали: "«Все частіше дослідження генів і геномів, вказують, що значна горизонтальна передача генів сталася між [[Прокаріоти|прокаріотами]]"»<ref>{{cite journal |author=Jain R,Rivera MC,Lake JA |title=Horizontal gene transfer among genomes: the complexity hypothesis |journal=Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.{sl volume}=96 |issue=7 |pages=3801-6|year=1999 |month=March |pmid=10097118 |pmc=22375 |doi=10.1073/pnas.96.7.3801 |url=http://www.pnas.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10097118}}</ref> (див.також Lake і Rivera,2007)<ref>{{cite journal |author=Rivera MC,Lake JA |title=The ring of life provides evidence for a genome fusion origin of eukaryotes |journal=Nature {sl volume}=431 |issue=7005 |pages=152-5|year=2004 |month=September |pmid=15356622 |doi=10.1038/nature02848 |url=http://www.sdsc.edu/~shindyal/ejc121304.pdf}}</ref>.Цей процес вочевидь, вплинув і на [[Мікроорганізми|одноклітинних]] [[еукаріоти|еукаріотів]]. Як пишуть Ерік Баптест та ін.(2005)," «додаткові дані свідчать про те, що перенесення генів може бути також важливим еволюційним механізмом в еволюції [[Найпростіші|найпростіших]]."»<ref>{{cite journal |author=Bapteste E,Susko E,Leigh J,MacLeod D,Charlebois RL,Doolittle WF |title=Do orthologous gene phylogenies really support tree-thinking? |journal=BMC Evol.Biol.{sl volume}=5 |issue=1 |pages=33 |year=2005 |pmid=15913459 |pmc=1156881 |doi=10.1186/1471-2148-5-33}}</ref>

Існує низка доказів, що були зачеплені навіть вищі рослини і тварини, і це викликає занепокоєння з безпеки<ref name="Mae-Wan Ho">Mae-Wan Ho (1999).Cauliflower Mosaic Viral Promoter -&nbsp;— A Recipe for Disaster? "«Microbial Ecology in Health and Disease"»,'''<11 trp>:194-197. [http://www.i-sis.org.uk/pdf/CaMV_promoter_recipe_for_disaster.pdf Reprint].Accessed 2008-06-09. </ref>.Так, в 2010 році групою вчених під керівництвом [[Фешотт Седрік|Седріка Фешотта]] (Cédric Feschotte) в результаті аналізу геномів [[Ссавці|ссавців]] ([[Опосум|опосумів]], [[Мавпи|мавп]], [[саймири|саймирів]]), покусаних південноамериканським жуком [[Rhodnius prolixus]], було виявлене горизонтальне перенесення фрагменту ДНК -&nbsp;— [[Транспозон|транспозона]]. Ідентичність цього фрагмента ДНК у ссавців і комах досягає 98 %<ref>http://www.nature.com/nature/journal/v464/n7293/full/nature08939.html A role for host-parasite interactions in the horizontal transfer of transposons across phyla</ref>.

Однак Аарон Річардсон і Джеффрі Палмер (2007) стверджують : «Горизонтальне перенесення генів відігравало головну роль в бактеріальному розвитку і є досить поширеним у деяких [[Мікроорганізми|одноклітинних]] еукаріот. Тим не менш, поширеність і значення горизонтального перенесення в еволюції [[Багатоклітинний організм|багатоклітинних еукаріотів]] залишаються неясними.»<ref> {{ Cite journal |author = Richardson, Aaron O. and Jeffrey D. Palmer |month = January |year = 2007 |title = Horizontal Gene Transfer in Plants |journal = Journal of Experimental Botany |volume = 58 |pages = pp. 1-9 [http://www.sdsc.edu/~shindyal/ejc121304.pdf] |accessdate = 2007-03-18 |doi = 10.1093/jxb/erl148 |pmid = 17030541 }} </ref>

У зв'язку з накопиченням даних, які показують важливість цих явищ для розвитку (див. нижче), молекулярні біологи, такі як Петер Гогарт описали горизонтальну генну передачу як «Нова Парадигма для Біології» <ref name="gogarten"> {{ cite journal |author = Gogarten, Peter |year = 2000 |title = Horizontal Gene Transfer: A New Paradigm for Biology |journal = Esalen Center for Theory and Research Conference |url = http://www.esalenctr.org/display / confpage.cfm? confid = 10 & pageid = 105 & pgtype = 1 |accessdate = 2007-03-18 }} </ref>.

Слід також зазначити, що цей процес може бути прихованою небезпекою генної інженерії, оскільки це може дозволити небезпечній [[Генетично модифікований організм|трансгенній]] [[Дезоксирибонуклеїнова кислота|ДНК]] поширюватися від виду до виду <ref name = "Mae-Wan Ho" />.

Серед [[бактерії|бактерій]] горизонтальне перенесення генів досить звичайне, навіть між дуже віддалено пов'язанними видами. Цей процес є істотною причиною швидкого розповсюдження [[Резистентність до антибіотиків|резистентності]] (стійкості) до [[антибіотик]]ів, коли одна бактеріальна клітина, котра набула такої стійкості, може швидко перемістити гени стійкості до багатьох інших бактерій чи навіть видів. Здається, бактерії травного тракту обмінюються генетичним матеріалом одна з одною у межах частини [[кишечник]]а, у якій вони проживають. Існують три загальні механізми горизонтальної передачі генів:

* '''[[Трансдукція (генетика)|Трансдукція]]'''&nbsp;— процес, за якого бактеріальна ДНК передається від однієї бактерії до іншої [[вірус|вірусом]]ом ([[бактеріофаг|бактеріофагом]]ом, звичайно йменованим просто фагом).

* '''[[Бактеріальна кон'югація]]''' -&nbsp;— процес, за якого бактеріальні клітини обмінюються генетичним метеріалом через прямий контакт між собою.

Аналіз [[Послідовність ДНК|послідовностей ДНК]] свідчить, що горизонтальне перенесення генів також відбувалося у межах [[еукаріоти|еукаріотів]] від геномів їх [[хлоропласт|хлоропластів]]ів і [[мітохондрія|мітохондрій]] до [[ядро клітини|ядерного]] генома. Згідно з [[ендоплазматична теорія|ендоплазматичною теорією]], хлоропласти і мітохондрії походять від бактеріальних [[симбіоз|ендосимбіотів]] клітин еукаріотів. Горизонтальна передача генів від бактерій до [[гриби|грибів]], особливо [[дріжджі|дріжджів]]в ''[[Saccharomyces cerevisiae]]'' добре задокумантована. Також існує недавнє свідчення, що бобовий жук [[адзукі]] так чи інакше придбав генетичний матеріал від свого ендосимбіоту-[[коменсал|коменсалу]]у ''[[Wolbachia]]'', проте ці дані все ще піддаються сумніву, і свідоцтво не остаточне. Порівняння послідовностей ДНК також пропонує недавню горизонтальну передачу деяких генів між різними видами різних за [[філогенез|походженням]] груп організмів. Тому філогенетичну історію видів часто неможливо представити у вигляді [[філогенетичне дерево|філогенетичного дерева]], засновуючись лише на аналізі кількох окремих генів [http://opbs.okstate.edu/~melcher/MG/MGW3/MG334.html].

Горизонтальне перенесення генів&nbsp;— потенціальна прихована змінна у виведенні [[філогенетичне дерево|філогенетичних дерев]] у [[філогенетика|філогенетиці]], базуючись на послідовності одного [[ген|гена]]а. Наприклад, якщо уявити дві віддалені бактерії, які обмінялися одним геном, філогенетичне дерево засноване на цьому гені покаже, що ці організми близькі, тому що мають такий самий ген, хоча більшість решти генів істотно відрізняються. Тому, для встановлення [[філогенез|філогенезу]]у ідеально використовувати іншу інформацію, щоб зробити висновок щодо філогенезу, наприклад, присутність або відсутність генів, або, звичайніше, включати якомога більше генів до філогенетичного аналізу.

* This article points out that one dramatic claim of horizontal gene transfer&nbsp;— in which a distinguished group of scientists claimed that bacteria transferred their DNA directly into the human lineage&nbsp;— was simply wrong. Steven L. Salzberg, Owen White, Jeremy Peterson, and Jonathan A. Eisen (2001) «Microbial Genes in the Human Genome: Lateral Transfer or Gene Loss?» Science 292, 1903—19061903–1906. [http://www.cbcb.umd.edu/~salzberg/docs/ScienceLateralTransfer.pdf] (Free full article)

== ПриміткиДжерела ==