ANG PAGLIPAT NG PAHALANG NA GENE: MGA MEKANISMO AT HALIMBAWA - BIOLOGY - 2026

Ang pahalang na paglipat ng gene o paglilipat ng pag -ilid ng gene ay ang pagpapalit ng genetic material sa pagitan ng mga organismo, na hindi nangyayari sa mga pamilya. Ang kaganapang ito ay naganap sa pagitan ng mga indibidwal ng parehong henerasyon at maaaring mangyari sa unicellular o multicellular na mga nilalang.

Ang paglipat ng pahalang ay nangyayari sa pamamagitan ng tatlong pangunahing mekanismo: conjugation, transformation, at transduction. Sa unang uri, posible ang pagpapalitan ng mahabang mga fragment ng DNA, habang sa huling dalawa ang paglilipat ay limitado sa mga maliliit na segment ng genetic material.

Isang bakterya. Karaniwan ang THG sa mga organismo na ito. Pinagmulan pixabay.com

Ang kabaligtaran na konsepto ay ang transfer ng vertical gene, kung saan ang impormasyon ng genetic ay pumasa mula sa isang organismo hanggang sa mga supling nito. Ang prosesong ito ay laganap sa mga eukaryotes, tulad ng mga halaman at hayop. Sa kaibahan, ang paglipat ng pahalang ay karaniwan sa mga microorganism.

Sa mga eukaryote, ang paglipat ng pahalang ay hindi karaniwan. Gayunpaman, mayroong katibayan ng pagpapalitan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, kasama na ang ninuno ng mga tao, na nakakuha ng ilang mga gen sa pamamagitan ng mga virus.

Ano ang pahalang na paglipat ng gene?

Sa panahon ng pag-aanak, ang mga eukaryotic organismo ay pumasa sa kanilang mga gene mula sa isang henerasyon sa kanilang mga anak (mga bata) sa isang proseso na kilala bilang transfer ng vertical gene. Ginagawa din ng mga prokaryote ang hakbang na ito, ngunit sa pamamagitan ng asexual na pagpaparami sa pamamagitan ng fission o iba pang mga mekanismo.

Gayunpaman, sa prokaryotes mayroong isa pang paraan ng pagpapalitan ng genetic material na tinatawag na horizontal gene transfer. Dito, ang mga fragment ng DNA ay ipinagpapalit sa pagitan ng mga organismo ng parehong henerasyon at maaaring pumasa mula sa isang species papunta sa isa pa.

Ang pahalang na paglipat ay medyo pangkaraniwan sa mga bakterya. Dalhin ang halimbawa ng mga gene na nagdudulot ng paglaban sa mga antibiotics. Ang mga mahahalagang fragment ng DNA na ito ay ililipat nang normal sa pagitan ng mga bakterya ng iba't ibang mga species.

Ang mga mekanismong ito ay nagsasangkot ng mga makabuluhang komplikasyon sa medikal kapag nagpapagamot ng mga impeksyon.

Mga mekanismo

Mayroong tatlong pangunahing mekanismo na kung saan ang DNA ay maaaring palitan ng pahalang na paglipat. Ang mga ito ay conjugation, pagbabagong-anyo, at transduction.

Pagsugpo

Ang paglipat ng Gene sa pamamagitan ng conjugation ay ang tanging uri na nagsasangkot ng direktang pakikipag-ugnay sa pagitan ng dalawang bakterya.

Gayunpaman, hindi ito dapat ihambing sa pagpapalit ng gene sa pamamagitan ng sekswal na pagpaparami (kung saan karaniwang may isang contact sa pagitan ng mga organismo na kasangkot), dahil ang proseso ay ibang-iba. Kabilang sa mga pangunahing pagkakaiba ay ang kawalan ng meiosis.

Sa panahon ng conjugation, ang pagpasa ng genetic na materyal mula sa isang bakterya hanggang sa isa pa ay nagaganap sa pamamagitan ng pisikal na pakikipag-ugnay na itinatag ng isang istraktura na tinatawag na pili. Gumagana ito bilang isang koneksyon sa tulay, kung saan nangyayari ang palitan.

Bagaman ang mga bakterya ay hindi magkakaiba sa mga kasarian, ang organismo na nagdadala ng isang maliit na pabilog na DNA na kilala bilang factor F (pagkamayabong f) ay kilala bilang "lalaki". Ang mga cell na ito ay ang mga nagdudulot sa panahon ng pagbagsak, na ipinapasa ang materyal sa isa pang cell na kulang sa kadahilanan.

Ang Factor F DNA ay binubuo ng tungkol sa 40 gen, na kinokontrol ang pagtitiklop ng sekswal na kadahilanan at ang pagbubuo ng sekswal na pili.

Ang unang katibayan ng proseso ng conjugation ay nagmula sa mga eksperimento sa Lederberg at Tatum, ngunit ito ay si Bernard Davis na sa wakas ay nagpakita na kinakailangan ang pakikipag-ugnay para sa paglipat.

Pagbabago

Ang pagbabagong-anyo ay nagsasangkot ng pagkuha ng isang hubad na molekula ng DNA na matatagpuan sa kapaligiran na malapit sa isang bakterya ng host. Ang piraso ng DNA na ito ay nagmula sa isa pang bakterya.

Ang proseso ay maaaring isagawa nang natural, dahil ang mga populasyon ng bakterya ay karaniwang sumasailalim sa pagbabagong-anyo. Katulad nito, ang pagbabagong-anyo ay maaaring gayahin sa laboratoryo upang pilitin ang bakterya na kumuha ng DNA ng interes na matatagpuan sa labas.

Sa teoretikal, maaaring makuha ang anumang piraso ng DNA. Gayunpaman, ang proseso ay sinusunod upang maisangkot ang maliit na molekula.

Transduction

Sa wakas, ang mekanismo ng transduction ay nangyayari sa pamamagitan ng isang phage (virus) na nagdadala ng DNA mula sa isang donor bacterium sa isang tatanggap. Tulad ng sa nakaraang kaso, ang halaga ng nailipat na DNA ay medyo maliit, dahil ang kakayahan ng virus na magdala ng DNA ay limitado.

Karaniwan, ang mekanismo na ito ay limitado sa mga bakterya na phylogenetically malapit, dahil ang virus na nagdadala ng DNA ay dapat magbigkis sa mga tiyak na receptor sa bakterya upang mag-iniksyon ng materyal.

Mga halimbawa

Ang mga endonucleases ay mga enzyme na may kakayahang masira ang mga bono ng phosphodiester sa loob ng isang chain ng polynucleotide, mula sa loob - na ang dahilan kung bakit sila ay kilala bilang "endo". Ang mga enzymes na ito ay hindi pinutol kahit saan, mayroon silang mga tukoy na site na gawin ito, na tinatawag na mga site ng paghihigpit.

Ang mga pagkakasunud-sunod ng amino acid para sa mga enzymes na EcoRI (sa E. coli) at RSRI (sa Rhodobacter sphaeroides) ay may isang pagkakasunud-sunod ng halos 300 residue ng amino acid, na 50% na magkapareho sa bawat isa, malinaw na nagpapahiwatig ng isang malapit na pagkakaibigan ng ebolusyon.

Gayunpaman, salamat sa pag-aaral ng iba pang mga molekular at biochemical na katangian, ang dalawang bakterya na ito ay ibang-iba at napakakaugnay mula sa isang phylogenetic point of view.

Bukod dito, ang gene na ang mga code para sa enzyme na EcoRI ay gumagamit ng napaka tiyak na mga codon na naiiba sa mga karaniwang ginagamit ng E. coli, kaya't pinaghihinalaang na ang gene ay hindi nagmula sa bacterium na ito.

Pahalang na paglipat ng gene sa ebolusyon

Noong 1859, binago ng naturalistang British na si Charles Darwin ang biological science sa kanyang teorya ng ebolusyon sa pamamagitan ng likas na pagpili. Sa kanyang iconic book, Ang Pinagmulan ng mga Spesies, iminungkahi ni Darwin ang talinghaga ng puno ng buhay upang mailarawan ang mga ugnayan sa lahi sa pagitan ng mga species.

Ngayon, ang phylogenies ay isang pormal na representasyon ng talinghaga na ito, kung saan ipinapalagay na ang paghahatid ng impormasyon ng genetic ay nangyayari nang patayo - mula sa mga magulang hanggang sa mga bata.

Maaari naming ilapat ang pangitain na ito nang walang pangunahing abala sa multicellular organismo at makakakuha kami ng isang pattern na branched, tulad ng iminungkahi ni Darwin.

Gayunpaman, ang representasyong ito ng mga sanga na walang fusions ay mahirap mag-aplay sa mga microorganism. Kapag inihambing ang mga genom ng iba't ibang mga prokaryote, malinaw na mayroong malawak na paglipat ng gene sa pagitan ng mga linya.

Kaya, ang pattern ng mga relasyon ay katulad ng isang network, na may mga sanga na konektado at pinagsama, salamat sa paglaganap ng pahalang na paglipat ng gene.

Mga Sanggunian

1. Gogarten, JP, & Townsend, JP (2005). Pahalang na paglipat ng gene, pagbabago ng genome at ebolusyon. Mga Review ng Kalikasan Mikrobiolohiya, 3 (9), 679.
2. Pagganyak, PJ, & Palmer, JD (2008). Ang paglipat ng pahalang na gene sa eukaryotic evolution. Mga Review sa Kalikasan Mga Genetika, 9 (8), 605.
3. Pierce, BA (2009). Mga Genetika: Isang diskarte sa konsepto. Panamerican Medical Ed.
4. Russell, P., Hertz, P., & McMillan, B. (2013). Biology: Ang Dynamic Science. Edukasyong Nelson.
5. Sumbali, G., & Mehrotra, RS (2009). Mga prinsipyo ng microbiology. McGraw-Hill.
6. Syvanen, M., & Kado, CI (2001). Ang paglipat ng pahalang na gene. Akademikong Press.
7. Tortora, GJ, Funke, BR, & Kaso, CL (2007). Panimula sa microbiology. Panamerican Medical Ed.