Razlika med vertikalnim in vodoravnim prenosom genov

Ključna razlika - navpični vs vodoravni prenos genov
 

Prenos genov se nanaša na postopek, ki genskega materiala prenaša ali izmenjuje 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 postopek, v katerem se genetski material prenaša med nepovezanimi posamezniki. Vertikalni prenos genov se nanaša na postopek, pri katerem se geni prenašajo s staršev na potomce. To je ključna razlika med vertikalnim in vodoravnim prenosom genov. Vertikalni prenos genov je pogost med organizmi, medtem ko je vodoravni prenos genov manj pogost.

VSEBINA
1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je navpični prenos genov
3. Kaj je vodoravni prenos genov
4. Primerjava drug ob drugem - navpični vs vodoravni prenos genov
5. Povzetek

Kaj je vertikalni prenos genov?

Vertikalni prenos genov je metoda prenosa genov s staršev na potomce. Pojavi se lahko s spolno razmnoževanjem ali aseksualno reprodukcijo ali umetnimi mehanizmi. Ta postopek je pogost mehanizem, ki se dogaja med sorodnimi organizmi. Genomi se prenašajo iz ene generacije na drugo, pri čemer se navpično prenašajo vertikalni geni v živih organizmih. V programih razmnoževanja rastlin je vertikalni prenos genov namenoma namenjen prenosu pomembnih genov na generacijo F1. Dve rastlini se spolno križata, da pomešata svoje gene in preideta na naslednjo generacijo. S tem se lahko dragocene lastnosti shranijo v potomstvu, ki omogočajo kroženje v prihodnjih generacijah.

Pri bakterijah je najpogostejša metoda razmnoževanja aseksualcev binarna cepitev. Binarna cepitev ima za posledico dve enaki bakterijski celici. Je primer vertikalne metode prenosa genov bakterij. Pri ljudeh se bolezen, imenovana AIDS, prenaša z matične matere na otroka zaradi vertikalnega prenosa genov.

Slika 01: Vertikalni prenos bakterij med binarno cepitvijo

Kaj je vodoravni prenos genov?

Horizontalni prenos genov je mehanizem, v katerem se genetski material prenaša med nepovezane organizme. Znan je tudi kot lateralni prenos genov. Pojavlja se med različnimi genomi, na primer med različnimi vrstami. Organizmi dobijo različne lastnosti s prenosom genov. Vodoravni prenos genov se razlikuje od prenosa genov s staršev na potomce.

Horizontalni prenos genov je enostaven zaradi več vrst DNK, ki jih imajo organizmi. To so predvsem mobilni genetski elementi, kot so transpozoni (skakajoči geni), plazmidi (nehromosomska krožna DNK) in bakteriofagi (bakterije, ki okužijo viruse). Pojavlja se prek več mehanizmov, kot sledi.

Horizontalni mehanizmi za prenos genov

Transformacija

Prokarioti lahko posebej prevzamejo prosti DNK v obliki plazmidov.

Konjugacija bakterij

 Način spolne reprodukcije, ki se pojavi med začasno povezanima dvema celicama. Med konjugacijo se F plazmidi prenašajo iz dajalca na prejemnika, kar ima za posledico prenos genetskega materiala med dvema organizmama, kot je prikazano na sliki 02. To je glavni mehanizem, ki vključuje horizontalni prenos genov.

Transdukcija

Bakteriofag lahko pri okužbi vbrizga svojo DNK v bakterijo, kar povzroči prenos genov med dvema bakterijama med drugo okužbo. To se zgodi prek dveh procesov, imenovanih posplošena in specializirana transdukcija.

Uporaba vodoravnega prenosa genov

V genetskem inženiringu se uporablja vodoravni prenos genov. Tuja DNA se lahko rekombinira ali vstavi v genom prejemniškega organizma pri horizontalnem prenosu genov. Prejemnikom omogoča pridobitev novih lastnosti, pomembnih za rast in preživetje. Horizontalni prenos genov je izredno pomemben pri prilagoditvi in ​​evoluciji tako prokariotov kot evkariotov. Ugodne lastnosti se filtrirajo z naravno selekcijo in prispevajo k razvoju. Nekateri organizmi s horizontalnim prenosom genov pridobijo gene, ki so dragoceni za prilagajanje in evolucijo. Na primer, bakterijska upornost na antibiotike je posledica horizontalnega prenosa genov.

Horizontalni prenos genov je med najpomembnejšimi taksoni najbolj naklonjen kot zelo različnim vrstam. Pojavi se lahko tudi med bakterijami, ki živijo v istem mikrookolišču.

Slika 02: Vodoravni prenos bakterij med konjugacijo

Kakšna je razlika med vertikalnim in vodoravnim prenosom genov?

Navpični vs vodoravni prenos genov
Vertikalni prenos genov se nanaša na postopek, ki genetskega materiala prenaša z matičnega na potomce s reprodukcijo.	Horizontalni prenos genov se nanaša na postopek, ki prenaša genetski material med nepovezanimi organizmi.
Metode
Pojavi se lahko s spolnimi, aseksualnimi ali umetnimi sredstvi.	Transformacija, transdukcija in konjugacija bakterij so mehanizmi, ki sodelujejo pri horizontalnem prenosu genov.
Pojav
To je običajen postopek.	Gre za 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 - navpični vs vodoravni prenos genov

Do prenosa genov lahko pride med sorodnimi in nesrodnimi posamezniki. Obstajata dve glavni vrsti prenosa genov, imenovani vertikalni in vodoravni. Vertikalni prenos genov se zgodi od starša do potomca. Med razmnoževanjem ali križanjem rastlin se geni prenašajo s staršev na potomstvo. Vodoravni prenos genov se zgodi med različnimi vrstami, ki niso povezane. Kot vertikalni prenos genov ni izvedljiv. Vendar se zaradi mobilnih elementov DNK, kot so plazmidi, skočni geni in bakteriofagi, geni izmenjujejo med organizmi vodoravno s konjugacijo, transdukcijo in transformacijo. Vodoravni prenos genov je pogost pri bakterijah in arhejah kot pri evkariotih. To je razlika med vertikalnim in vodoravnim prenosom genov.

Referenca:
1. Hotopp, Julie C. Dunning. "Vodoravni prenos genov med bakterijami in živalmi." Trendi v genetiki: TIG. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica, april 2011. Splet. 09. maj 2017
2. Rogers, Kara. "Vodoravni prenos genov." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 22. november 2016. Splet. 09. maj 2017. https://www.britannica.com/science/horizontal-gene-transfer
3. Lacroix, Benoît. "Prenos DNK iz bakterij v Evkariote." MBio. N.p., 12. julij 2016. Splet. 09. maj 2017

Vljudnost slik:
1. "Binarna fisija 2" avtorja Ecoddington14 - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Binary_Fission.png (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia
2. "Konjugacija" Adenosine - Lastno delo (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia