Перенос генов

Горизонтальный перенос генов: основы генетики, история открытия, принцип действия и примеры

Перенос генов

С момента обнаружения такого феномена, как горизонтальный перенос генов, а именно не от родителей к потомкам, весь живой мир на нашей планете представляется единой информационной системой.

И в этой системе становится возможным заимствование удачного эволюционного изобретения одного вида другим.

Что такое вертикальный и горизонтальный перенос генов, каковы механизмы этого процесса и примеры в органическом мире – обо всем этом статья.

Гены соседа

Каждому известно, что свои гены мы получаем от родителей. А они — от своих родителей. Это и есть вертикальный перенос. И если вдруг произойдет мутация, которая окажется полезной для выживания или приспособления, и закрепится в геноме популяции, то вид приобретет преимущества в борьбе за существование.

При этом у человека свои гены, у тли — свои, а у акул — свои. Попасть им между видами практически нет возможности. Но иногда такое случается – это и есть перенос генов горизонтальный.

Именно этим и занимается современная генная инженерия. Генномодифицированные организмы являются результатом такого переноса генов (например, светящаяся тихоходка на фото выше). Но в природе это явление существует давно.

Суть вопроса

Вертикальный перенос генов — явление передачи наследственного материала от родительских форм к дочерним организмам.

Горизонтальный перенос генов — это существующая в природе ситуация передачи генов от одного взрослого организма к другому. При этом два организма объективно существуют, а иногда — относятся к разным биологическим видам.

Пример горизонтального переноса генов у бактерий – перенос генов устойчивости (резистентности) от одного штамма бактерий к другому.

Необходимые условия

Для понимания данного явления необходимо знать условия, при которых такой перенос возможен в принципе, а именно:

  • Необходимо наличие посредника для «транспорта» генов от одной клетки к другой, от одного организма к другому.
  • Необходимо наличие молекулярного механизма, который позволит встраивать чужеродные гены в хозяйский генный набор.

Названные условия вполне могут выполнять ретровирусы и другие транспозооны (элементы ДНК). И именно такие способы горизонтального переноса генов сегодня взяла на вооружение генная инженерия.

Хотя сегодня механизмы такого переноса генов только изучаются, кроме вирусов, такой перенос может происходить и при помощи свободных участков дезоксирибонуклеиновых кислот (транспозоонов), которые попадают в организм посредством простого заноса или с паразитическими организмами. Последние могут менять не только генетический аппарат хозяина, но и его экологическое место в системе биоценоза.

Именно перенос генов резистентности к антибиотикам между разными штаммами бактерий был впервые описан в Японии в 1959 году.

Уже к середине 90-х годов прошлого столетия молекулярными биологами было доказано, что горизонтальный перенос генов у прокариот и эукариот был вовлечен в эволюционное развитие жизни на нашей планете.

В 2010 году было опубликовано исследование профессора Седрика Фешотта, в котором был представлен анализ генома опоссума и обезьян саймири. Их укусил один вид клопа. В геномах млекопитающих был обнаружен транспозоон, идентичность которого с насекомым составляет 98%. К сведению, кусают эти клопы не только обезьянок и опоссумов.

С этого момента гипотеза горизонтального переноса генов между разными доменами организмов стала новой парадигмой биологии.

Разноцветные букашки

И если горизонтальный перенос генов у бактерий последние 30 лет не вызывал сомнений у биологов, то его возможность у многоклеточных вызывала множество вопросов. Именно тогда внимание биологов привлекла обычная тля, у которой встречаются особи с зеленым и красным цветом тельца.

Анализ пигментов, которые придают окраску красным особям, выявил наличие каротиноидов – растительных пигментов.

Откуда же у тли взялись гены, которые присущи исключительно растительным организмам? Сегодня секвенировать геном букашки – дело довольно простое для исследователей.

Именно так было обнаружено, что гены тли, ответственные за синтез красного пигмента, полностью идентичны таковому у некоторых грибов, которые паразитируют в организме тли, не причиняя ей видимого вреда.

Вероятнее всего, на заре эволюции тли (около 80 миллионов лет назад) и произошел сбой в генетической машине и гены грибов оказались встроенными в геном букашки.

Эволюция и биоразнообразие

Вся филогенетическая систематика органического мира базируется на Дарвиновском понятии дивегренции. Суть его заключается в следующем: как только между популяциями вида возникает репродуктивная изоляция, можно говорить о процессе видообразования. И уже два вида продолжают эволюционировать на основе естественного отбора и случайных мутаций.

Открытие горизонтального переноса генов между видами и более крупными таксонами только доказало, что за столь короткий по космическим меркам срок (4 миллиарда лет) живая материя на нашей планете могла пройти путь от одноклеточных форм до высокоорганизованных многоклеточных.

Таким образом, вся биота планеты становится единой лабораторией по созданию новых наследственных признаков, и именно горизонтальное движение генов смогло и продолжает существенно ускорять эволюционный процесс.

Возьмем взаймы немного генов

В 2015 году генетик Алистер Крисп из Кембриджа (Великобритания) провел изучение геномов 12-ти видов плодовых мушек дрозофил, 4-х видов круглых червей и 10-ти видов приматов (один из которых — человек). Ученый искал «чужеродные» участки ДНК.

Результаты исследований подтвердили наличие в геномах 145 участков, которые стали результатом горизонтального переноса генов у эукариот.

Часть этих генов участвует в метаболизме белков и липидов, другая — в иммунных реакциях. Главное, удалось выявить вероятных доноров этих генов. Ими оказались протисты (простейшие эукариоты), бактерии (прокариоты) и грибы.

А что в отношении нас

Уже достоверно известно, что путем горизонтального переноса генов у человека появились гены, ответственные за группы крови АВ0.

Большинство фактов такого переноса генов у приматов имеет очень древнее происхождение и относится ко времени существования общего предка с другими хордовыми животными.

По данным последних исследований, за формирование плаценты у человека отвечает в том числе и ген вируса, который был захвачен где-то на заре формирования плацентарных животных.

Результаты секвенирования генома человека показали, что в нем содержится порядка 8% кусочков вирусных геномов, которые называются «спящие гены».

Эра мутантов

Вот мы и подходим к теме страшилок, которыми пугают зеленые активисты.

А вдруг эти «спящие» гены включатся? Или вот кусает человека клещ и перетягивает к нему в геном какую-то жуть? Или съедаем мы генномодифицированную сою и становимся мутантами? Но ведь за 4 миллиарда лет биоразнообразие на планете только увеличивалось, а мы с вами все еще мало похожи на китов, как и тля — на грибы. Почему так?

Во-первых, механизм горизонтального переноса существует в природе столько, сколько существует сама жизнь.

И на примере тли отлично видно, что такой перенос генов был направлен именно на повышение приспособленности организмов к условиям окружающей среды (красненьких хуже видно на определенных частях растений).

И генные инженеры в этом смысле не придумали ничего нового. Томаты с генами арктических рыб имеют повышенную холодоустойчивость, что позволяет выращивать их в северных регионах.

Во-вторых, несмотря на возможность генетического переноса, мы пока не наблюдаем унификацию (однообразность) генома всех живых организмов на планете.

Стабильность биологической системы, которой является клетка и организм, достаточно высокая и ограничивает неэффективный перенос генов.

Но в то же время именно такой перенос является инструментом биологической эволюции, который ведет к биоразнообразию. Так что нескоро медведи станут похожи на коршунов, а собаки — на хамелеонов.

Источник: https://FB.ru/article/448018/gorizontalnyiy-perenos-genov-osnovyi-genetiki-istoriya-otkryitiya-printsip-deystviya-i-primeryi

Горизонтальные механизмы переноса генов и примеры / биология

Перенос генов

горизонтальный перенос генов или боковой перенос гена – это обмен генетическим материалом между организмами, который не происходит от отца к сыну. Это событие происходит между людьми одного поколения и может происходить в одноклеточных или многоклеточных существах..

Горизонтальный перенос происходит через три основных механизма: сопряжение, преобразование и преобразование. В первом типе можно обмениваться длинными фрагментами ДНК, в то время как в последних двух перенос ограничен небольшими сегментами генетического материала..

Противоположной концепцией является передача вертикальный генов, где генетическая информация передается от организма к его потомству. Этот процесс широко распространен у эукариот, таких как растения и животные. Напротив, горизонтальный перенос распространен у микроорганизмов.

У эукариот горизонтальный перенос встречается не так часто. Тем не менее, есть данные об обмене этим явлением, включая происхождение людей, которые получили определенные гены с помощью вирусов.

индекс

  • 1 Что такое горизонтальный перенос генов?
  • 2 механизма
    • 2.1 Спряжение
    • 2.2 Преобразование
    • 2.3 Преобразование
  • 3 примера
  • 4 Горизонтальный перенос генов в эволюции
  • 5 ссылок

Что такое горизонтальный перенос генов?

Во время размножения эукариотические организмы передают свои гены от одного поколения своим потомкам (потомкам) в процессе, известном как вертикальный перенос генов. Прокариоты также выполняют этот шаг, но посредством бесполого размножения с помощью явления деления или других механизмов.

Тем не менее, у прокариот существует другой способ обмена генетическим материалом, называемый горизонтальным переносом генов. Здесь фрагменты ДНК обмениваются между организмами одного поколения и могут передаваться от одного вида к другому..

Горизонтальный перенос относительно распространен среди бактерий. Возьмите пример генов, которые вызывают устойчивость к антибиотикам. Эти важные фрагменты ДНК обычно передаются между бактериями разных видов.

Указанные механизмы предполагают значительные медицинские осложнения при лечении инфекций..

механизмы

Существует три основных механизма обмена ДНК путем горизонтального переноса. Это сопряжение, преобразование и преобразование.

конъюгация

Перенос генов путем конъюгации является единственным типом, который включает прямой контакт между двумя бактериями.

Однако его не следует сравнивать с обменом генов посредством полового размножения (где обычно происходит контакт между вовлеченными организмами), поскольку этот процесс сильно отличается. Среди основных отличий – отсутствие мейоза.

Во время конъюгации передача генетического материала от одной бактерии к другой осуществляется посредством физического контакта, созданного структурой, называемой пили. Это работает как мост соединения, где происходит обмен.

Хотя бактерии не дифференцируются в пол, он известен как «мужской» для организма, который несет небольшую кольцевую ДНК, известную как фактор F (фертильность f). Эти клетки являются донорами во время конъюгации, и они передают материал в другую клетку, в которой отсутствует фактор.

ДНК F-фактора состоит из около 40 генов, которые контролируют репликацию полового фактора и синтез полового пили.

Первое свидетельство процесса сопряжения происходит из экспериментов Ледерберга и Татума, но именно Бернард Дэвис окончательно доказал, что контакт был необходим для передачи.

преобразование

Трансформация включает захват голой молекулы ДНК, которая находится в окружающей среде рядом с бактерией-хозяином. Этот фрагмент ДНК происходит из другой бактерии.

Процесс может осуществляться естественным путем, поскольку популяции бактерий обычно подвергаются трансформации. Точно так же трансформация может быть смоделирована в лаборатории, чтобы заставить бактерии взять интересующую ДНК, которая обнаружена снаружи..

Теоретически, любой фрагмент ДНК может быть взят. Тем не менее, было отмечено, что процесс включает в себя небольшие молекулы.

трансдукция

Наконец, механизм трансдукции происходит посредством фага (вируса), который переносит ДНК от донорской бактерии к реципиенту. Как и в предыдущем случае, количество переносимой ДНК относительно невелико, поскольку способность вируса переносить ДНК ограничена..

Обычно этот механизм ограничен филогенетически близкими бактериями, поскольку вирус, несущий ДНК, должен связываться со специфическими рецепторами бактерий, чтобы иметь возможность вводить материал.

примеров

Эндонуклеазы – это ферменты, которые способны разрывать фосфодиэфирные связи внутри полинуклеотидной цепи изнутри – именно поэтому они известны как «эндо». Эти ферменты нигде не срезаются, у них есть специальные сайты для этого, называемые сайтами рестрикции.

Аминокислотная последовательность для ферментов EcoRI (в Кишечная палочка) и RSRI (в Rhodobacter sphaeroides) обладают последовательностью почти из 300 аминокислотных остатков, которые на 50% идентичны друг другу, что четко указывает на тесную эволюционную связь.

Однако, благодаря изучению других молекулярных и биохимических характеристик, эти две бактерии очень разные и очень не связаны с филогенетической точки зрения..

Кроме того, ген, который кодирует фермент EcoRI, использует очень специфичные кодоны, которые отличаются от обычно используемых Кишечная палочка, так что подозревается, что ген не возник в этой бактерии.

Горизонтальный перенос генов в эволюции

В 1859 году британский натуралист Чарльз Дарвин произвел революцию в биологических науках, применив теорию эволюции посредством естественного отбора. В своей культовой книге, Происхождение вида, Дарвин предлагает метафору древа жизни, чтобы проиллюстрировать генеалогические отношения, существующие между видами.

Сегодня филогении являются формальным представлением такой метафоры, где предполагается, что передача генетической информации происходит вертикально – от родителей к детям..

Мы можем применить это видение без особых неудобств для многоклеточных организмов, и мы получим разветвленный образец, как предлагает Дарвин.

Однако это представление ветвей без слияний трудно применить к микроорганизмам. При сравнении геномов разных прокариот становится ясно, что между линиями происходит обширный перенос генов..

Таким образом, паттерн отношений больше напоминает сеть, в которой ветви связаны и объединены благодаря распространенности горизонтального переноса генов..

ссылки

  1. Gogarten, J.P. & Townsend, J.P. (2005). Горизонтальный перенос генов, инновации и эволюция генома. Природа Обзоры Микробиология, 3(9), 679.
  2. Keeling, P.J. & Palmer, J.D. (2008). Горизонтальный перенос генов в эволюции эукариот. Природа Отзывы Генетика, 9(8), 605.
  3. Пирс, Б. А. (2009). Генетика: концептуальный подход. Ed. Panamericana Medical.
  4. Рассел П., Герц П. и Макмиллан Б. (2013). Биология: Динамическая Наука. Нельсон Образование.
  5. Сумбали, Дж. & Мехротра, Р.С. (2009). Основы микробиологии. McGraw-Hill.
  6. Сиванен, М. & Кадо, С. I. (2001). Горизонтальный перенос генов. Академическая пресса.
  7. Tortora, G.J., Funke, B.R. & Case, C.L. (2007). Введение в микробиологию. Ed. Panamericana Medical.

Источник: https://ru.thpanorama.com/articles/biologa/transferencia-horizontal-de-genes-mecanismos-y-ejemplos.html

Горизонтальный перенос генов

Перенос генов

Горизонтальное переноса генов — любой процесс, во время которого организм или клетка передает генетический материал другому организму (клетке), который не является его потомком.

В отличие от этого, при вертикальной передачи организм получает генетический материал от своего предка, например отца или вида, от которого этот организм эволюционировал.

Искусственная форма горизонтальной передачи генов называется генной инженерией.

Генетика всегда больше сосредоточивалась на распространенных вертикальной передачи, но пока становится все более принятым, что горизонтальная передача гена — значительное, существенное явление.

Горизонтальное переноса генов известное среди бактерий, хотя и там значение, придаваемое ему в биологии, растет и оно подчеркивается, как важный фактор «скрытых рисков генной инженерии».

В течение прошедших 10 лет ученые начали осознавать значение горизонтального переноса генов и среди высших растений и животных. При зарождении жизни на Земле он мог быть доминирующим процессом передачи генов.

История

Горизонтальное переноса генов впервые было описано в Японии в 1959 году публикацией, продемонстрировала передачу резистентности к антибиотикам между различными видами бактерий. В середине 1980-х годов Майкл Сивянен предположил, что горизонтальное переноса генов существовало, мало биологическое значение и было привлечено в формирование эволюционной истории с начала жизни на Земле.

В 1999 году Рави Джайн, Мария Ривера и Джеймс Лейк писали: «Все чаще исследования генов и геномов, указывают, что значительная горизонтальная передача генов произошла между прокариотами» .

Этот процесс очевидно, повлиял и на одноклеточных эукариот. Как пишут Эрик Баптест и др.

(2005), «дополнительные данные свидетельствуют о том, что перенос генов может быть также важным эволюционным механизмом в эволюции простейших.»

Существует ряд доказательств, что были затронуты высшие растения и животные, и это вызывает беспокойство по безпеки.

Так, в 2010 году группой ученых под руководством Седрика Фешотт (Cédric Feschotte) в результате анализа геномов млекопитающих (опоссумов, обезьян, саймири), покусанных американским жуком Rhodnius prolixus, было обнаружено горизонтальное переноса фрагмента ДНК — транспозона. Идентичность этого фрагмента ДНК у млекопитающих и насекомых достигает 98%.

Однако Аарон Ричардсон и Джеффри Палмер (2007) утверждают: «Горизонтальное переноса генов играло главную роль в бактериальном развития и является довольно распространенным в некоторых одноклеточных эукариот. Тем не менее, распространенность и значение горизонтального переноса в эволюции многоклеточных эукариот остаются неясными. »

В связи с накоплением данных, которые показывают важность этих явлений для развития, молекулярные биологи, такие как Петер Гогарт описали горизонтальную генную передачу как «Новая Парадигма для Биологии».

Следует также отметить, что этот процесс может быть скрытой опасностью генной инженерии, это может позволить опасной трансгенной ДНК распространяться от вида к виду.

Бактерии и археи

Среди бактерий горизонтальное переноса генов достаточно обычное, даже между очень отдаленно связанные видами.

Этот процесс является существенной причиной быстрого распространения резистентности (устойчивости) к антибиотикам, когда одна бактериальная клетка, которая приобрела такой устойчивости, может быстро переместить гены устойчивости ко многим другим бактерий или даже видов.

Кажется, бактерии пищеварительного тракта обмениваются генетическим материалом друг с другом в пределах части кишечника, в которой они проживают. Существуют три общие механизмы горизонтальной передачи генов:

  • Трансформация, генетическое изменение клетки за счет принятия и экспрессии чужеродного генетического материала (ДНК или РНК). Этот процесс относительно простой в бактерий, но менее распространен у эукариот. Трансформация часто используется для вставки новых генов в бактерии для экспериментов или для индустриальных и медицинских приложений.
  • Трансдукция — процесс, при котором бактериальная ДНК передается от одной бактерии к другой вирусом (бактериофагом, конечно именуемый просто фагом).
  • Бактериальная конъюгация — процесс, при котором бактериальные клетки обмениваются генетическим метериалов через прямой контакт между собой.

Эукариоты

Анализ последовательностей ДНК показывает, что горизонтальное переноса генов также происходило в пределах эукариот от геномов их хлоропластов и митохондрий к ядерному генома. Согласно эндоплазматической теории, хлоропласты и митохондрии происходят от бактериальных ендосимбиотив клеток эукариот.

Горизонтальная передача генов от бактерий до грибов, особенно дрожжей Saccharomyces cerevisiae хорошо задокумантована.

Также существует недавнее свидетельство, что бобовый жук адзуки так или иначе приобрел генетический материал от своего ендосимбиоту-Комменсал Wolbachia, однако эти данные все еще ​​подвергаются сомнению, и свидетельство не окончательное.

Сравнение последовательностей ДНК также предлагает недавнюю горизонтальную передачу некоторых генов между различными видами различных по происхождению групп организмов. Поэтому филогенетическую историю видов часто невозможно представить в виде филогенетического дерева, основываясь только на анализе нескольких отдельных генов.

Среди животных наибольший видсток генов, взятых в результате горизонтального переноса, имеет тихоход Hypsibius dujardini. Установлено, что 17% своего генома (6500 генов) эти организмы в ходе эволюции получили от бактерий, грибов, растений и архей.

Эволюционная теория

Горизонтальное переноса генов — потенциальная скрытая переменная в выводе филогенетических деревьев в филогенетике, основываясь на последовательности одного гена.

Например, если представить две отдаленные бактерии, которые обменялись одним геном, филогенетическое дерево основано на этом гене покажет, что эти организмы близки, так как имеют такой же ген, хотя большинство остальных генов существенно отличаются.

Поэтому, для установления филогенетического идеально использовать другую информацию, чтобы сделать вывод о филогенеза, например, присутствие или отсутствие генов, или, обычнее, включать как можно больше генов в филогенетического анализа.

Например, самый общий ген, который используется для строительства взаимоотношений филогенеза в прокариот — ген 16S рРНК, так как его последовательность четко сохраняется среди филогенетически связанных видов, но изменения достаточны, чтобы различия могли быть взвешены. Однако, в последние годы возникло убеждение, что гены 16S рРНК в принципе могут быть горизонтально перенесены. Хотя это встречается и не часто, убедительность деревьев, основанных на 16S рРНК, не окончательная.

Источник: https://info-farm.ru/alphabet_index/g/gorizontalnyjj-perenos-genov.html

Геномы человека и бактерий имеют больше общего, чем мы думали (Часть 1) ✎ pangenes.ru

Перенос генов

Генетика 3 октября 2018 г., 5:29

Прежде чем мы поняли, что ДНК – это генетический код, ученые знали, что бактерии обмениваются информацией между клетками.

В 1928 году, за 25 лет до того, как была расшифрована структура ДНК, британский бактериолог Фредерик Гриффит продемонстрировал, что живые, невирулентные бактерии могут трансформироваться в вирулентные микробы после инкубации с термически убитым вирулентным штаммом.

Пятнадцать лет спустя трое ученых из Института медицинских исследований Рокфеллера (ныне Университет Рокфеллера), Освальд Эйвери, Колин Маклауд и МаклинМаккарти продемонстрировали, что эта трансформация была под контролем ДНК. Даже мертвые бактерии, казалось, могли делиться своими генами.

Этот процесс разделения ДНК, известный как горизонтальный или латеральный перенос генов (ЛПГ), теперь понимается как прямое перемещение ДНК между двумя организмами.

  • Почти все бактериальные геномы демонстрируют доказательства прошлых событий ЛПГ, и это явление, как известно, оказывает глубокое влияние на микробную биологию, от распространения генов устойчивости к антибиотикам до создания новых путей для деградирующих химических веществ.
  • Но горизонтальный перенос не ограничивается бактериями. Ученые теперь признают, что микробы передают ДНК растениям, грибам и животным, которых они заражают или в которых проживают, и, наоборот, в бактериальных геномах были обнаружены длинные перемежающиеся элементы (линии) человека.
  • Кроме того, исследователи доказали эффект горизонтального переноса генов от грибов к насекомым и от водорослей к морским слизням. Есть основания полагать, что любые две основные группы организмов, включая людей, могут обмениваться своими генетическими кодами.

Люди уже давно заинтригованы перспективой наличия чужеродной ДНК в наших собственных геномах.

В генах человека содержатся данные о полезных ЛПГ от бактерий в недавнем прошлом, и есть доказательства того, что передача может происходить регулярно между чужеродными бактериями и соматическими клетками организма. Как часто происходит перенос генов бактерий животных, неясно, как и механизмы этих передач. Но если они вызывают вредные мутации, они могут быть непризнанной причиной болезней.

Бактерии – это беспорядочная связка генов. У них отсутствует половое размножение, при этом, они являются одними из самых генетически разнообразных видов, потому что постоянно обмениваются участками своего генетического кода через ЛПГ.

  • Их разнообразие позволило им адаптироваться ко всем экологическим нишам на планете, от глубоководных гидротермальных источников до замерзших озер Антарктиды, от расщелин скал до нашего кишечника.
  • Латеральный перенос генов между бактериями и выполняет преобразование свободной ДНК (генетический материал выбрасывается в окружающую среду бактериями и поглощается живыми микроорганизмами, как в эксперименте Гриффита), трансдукцию вирусов и прямым переносом из клетки в клетку через конъюгацию.

Обмен генами: горизонтальный или латеральный перенос генов (ЛПГ) является частым явлением среди бактерий, и исследования за последнее десятилетие показали, что микробы также могут передавать свою ДНК многоклеточным хозяевам. Одним из наиболее хорошо изученных примеров ЛПГ между микробом и животным является перенос ДНК от внутриклеточного эндосимбионта Wolbachia к его хозяину-дрозофиле.

Механизмы латерального перехода от бактерий к другим организмам менее ясны, но, вероятно, схожи.

Секреторная система типа IV под названием T4SS, представляет шприцеподобный белок, который известен способностью вводить различные молекулы от бактерии в клетки хозяина через межклеточные контакты.

  • Это важный посредник ЛПГ между агробактериями и растениями в дикой природе, и в лабораториях, где он может быть использован для создания генетически модифицированных культур и даже может осуществлять перенос между почвенными бактериями и клетками человека.

Используя секвенирование всего генома, исследователи обнаружили, что геномы многочисленных насекомых и червей-нематод иногда содержат ДНК микробов, населяющих или заражающих их тела.

  • Некоторые виды содержат огромные массивы ДНК бактерии Wolbachia endosymbiont, вплоть до нескольких полных копий генома бактерий.

Эти большие переносы генной информации могут быть почти идентичны последовательности генома эндосимбионта, что позволяет предположить, что они произошли совсем недавно.

Некоторые виды насекомых несут остатки гораздо более старых переносов генов, которые были полезны для видов-реципиентов и были отобраны в течение долгого времени.

  • Например, кофейный жук, который является опасным вредителем плодов и зёрен кофейного дерева, благодаря наличию бактериального гена, синтезирующего фермент маннаназу, способен употреблять ягоды кофе. Совмещенные бактериальные гены маннаназы могут быть причиной гибели урожая, вызванной заражением коричневым мраморным щитником.
  • А также тли синтезируют свои собственные каротиноиды с использованием генов, переносимых из грибов, для получения яркого внешнего вида, предназначенного для защиты.

Поскольку в литературе появляется все больше примеров ЛПГ среди различных организмов, вполне естественно необходимо сосредоточиться на изучении этого явления в организме человека.

Если это происходит у нас, то как, и если да, то как часто, и каковы последствия?

Продолжение статьи:

  • Геномы человека и бактерий имеют больше общего, чем мы думали (Часть 2)

pangenes.ru © 2020

Источник: https://pangenes.ru/post/genomy-cheloveka-i-bakteriy-imeyut-bolshe-obshchego-chem-my-dumali-chast-1.html

Как ГМО загрязняет наш организм (2 фото)

Перенос генов

Мы — то, что мы едим. Это относится ко всем продуктам, в том числе и к генетически-модифицированным организмам (ГМО). Чем чаще мы потребляем ГМО, тем выше риск трансгенного загрязнения.

Считается, что вся пища, попадающая в наш организм, фрагментируется на кирпичики, из которых тело по своей программе строит себя. Поэтому ГМО никак не может нанести вред. Однако часть учёных считает, что это реально.

Изменённая ДНК от ГМО также может оказаться частью нашего генетического материала благодаря явлению, называемому «горизонтальным переносом генов» (horizontal gene transfer).

Горизонтальный перенос

Когда рождается ребёнок, его тело состоит из клеток, выросших из зиготы в процессе оплодотворения. Тело новорождённого получает строительный материал через материнскую плаценту и постепенно вырастает.

В процессе жизни клетки нашего тела строятся из того материала, который мы употребляем в пищу. Поэтому всё, что составляет наше тело, получено из пищи, которую мы съели.

Традиционно организмы получают ДНК от своих предков, что называется вертикальным переносом генов. Горизонтальный перенос генов заключается в передаче генетического материала другому организму, не являющемуся его потомком и не связанному с репродукцией.

Сторонники ГМО заявляют, что горизонтальный перенос генов не делает игры, его влияние — большая редкость. Считается, что это явление возможно только в лабораторных условиях.=

Согласно данным EarthOpenSource, существует несколько вариантов, благодаря которым горизонтальный перенос генов становится реальностью. Некоторые из них более вероятны и происходят легко и непринуждённо повсеместно. Например, поглощение генов бактериями, поглощение ДНК из пищеварительного тракта в организме и перенос генов вирусами.

Давайте посмотрим на них внимательнее.

Бактерии

Бактерии постоянно обмениваются ДНК между собой и окружающей средой. Некоторые из приобретённых генов могут быть включены в их геном и приводить к изменениям. Например, в кишечнике человека ДНК с трансгенами могут сохраняться большими фрагментами и не терять биологической активности.

Бактерии, присутствующие в пищеварительном тракте, могут включить его в свою собственную ДНК. Это может стать причиной развития устойчивости к антибиотикам.

Также изменённая ДНК может стать частью генома почвенных бактерий. Каждый кубический сантиметр почвы содержит тысячи различных видов бактерий, лишь небольшой процент которых известен науке.

Некоторые известные почвенные бактерии способны включать ДНК, присутствующую в почве, в свой геном. Хотя это происходит редко, генетически-модифицированная ДНК может сохраняться в почве до года, что увеличивает шансы на попадание трансгенов.

Частный случай — Agrobacterium tumefaciens. Почвенная бактерия Agrobacterium tumefaciens часто используется для внедрения чужеродных генов в растения при производстве ГМО. В результате инфекции A. tumefaciens небольшие кольцевые молекулы ДНК (Ti-плазмиды) вводятся в клетки растений.

В исследованиях также было доказано, что A. Tumefaciens может загрязнять различные растения и грибы, а также клетки человека в лабораторных условиях. Загрязнение некоторых хвойных растений сохраняется в течение года. А использование антибиотиков малоэффективно и в итоге приводит только к размножению A. Tumefaciens.

Поглощение генов в кишечнике

Исследования на мышах доказали, что чужеродная ДНК, содержащаяся в пище, может попасть из пищеварительного тракта в кровь. Конечно, большая часть чужеродной ДНК фрагментируется, прежде чем попасть в кровь или ткани. Однако несколько достаточно больших цепочек также может транспортироваться и попасть в клетки.

Интегрированная ДНК вызывает мутации или перепрограммирует клетки на производство чужеродного белка, подобно вирусам. Однако такой сценарий всё-таки является маловероятным. Хотя учёным удавалось обнаружить трансгенную ДНК в тканях организма, употреблявшего ГМО, доказать этот механизм пока не получалось.

Перенос генов вирусами

Вирусы являются эффективными средством переноса генов от одного организма к другому. Учёные часто пользуются этим в исследовательских целях. Например, так называемые «вирусные векторы» применяются для создания ГМ-культур. Однако за длительное время генетический материал может попасть и распространиться в окружающей среде.

Учитывая чрезвычайно широкое распространение ГМ-культур и их длительное использование, горизонтальный перенос генов может стать вполне обыденным явлением и загрязнять геномы растений, животных и человека.

Чем выше доля ГМО в окружающей среде, тем выше шансы на изменение нашего генома.

Вам понравилась статья:

0 0

Источник: https://nlo-mir.ru/teoria/45701-gmo-zagrjaznjaet-nash-organizm.html

Вылечим любую болезнь
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: