Ključna razlika – okomiti naspram vodoravnog prijenosa gena
Prijenos gena odnosi se na proces prijenosa ili razmjene genetskog materijala između organizama. DNK koja nosi funkcionalne gene razmjenjuje se među organizmima uzrokujući promjenu u njihovom genomskom sastavu. Može se pojaviti u dvije vrste nazvane vertikalni prijenos gena i horizontalni prijenos gena. Horizontalni prijenos gena odnosi se na proces u kojem se genetski materijal prenosi između nesrodnih jedinki. Vertikalni prijenos gena odnosi se na proces u kojem se geni prenose s roditelja na potomke. Ovo je ključna razlika između vertikalnog i horizontalnog prijenosa gena. Vertikalni prijenos gena uobičajen je među organizmima, dok je horizontalni prijenos gena rjeđi.
Što je vertikalni prijenos gena?
Vertikalni prijenos gena je metoda prijenosa gena s roditelja na potomke. Može se dogoditi spolnom ili nespolnom reprodukcijom ili umjetnim mehanizmima. Ovaj proces je uobičajeni mehanizam koji se događa između srodnih organizama. Prijenos genoma s jedne generacije na sljedeću događa se prirodnim vertikalnim prijenosom gena u živim organizmima. U programima oplemenjivanja biljaka, vertikalni prijenos gena se namjerno radi za prijenos važnih gena u F1 generaciju. Dvije se biljke križaju spolnim putem kako bi se pomiješali njihovi geni i prešle na sljedeću generaciju. Čineći to, vrijedne karakteristike mogu se pohraniti u potomstvo omogućujući cirkulaciju u budućim generacijama.
Kod bakterija, najčešći način nespolnog razmnožavanja je binarna fisija. Binarna fisija rezultira dvjema identičnim bakterijskim stanicama. To je primjer metode vertikalnog prijenosa gena bakterija. Kod ljudi se bolest zvana AIDS prenosi s majke na bebu zbog vertikalnog prijenosa gena.
Slika 01: Vertikalni prijenos gena bakterija tijekom binarne fisije
Što je horizontalni prijenos gena?
Horizontalni prijenos gena je mehanizam u kojem se genetski materijal prenosi između nesrodnih organizama. Također je poznat kao lateralni prijenos gena. Javlja se između različitih genoma kao što je između različitih vrsta. Organizmi stječu različite karakteristike prijenosom gena. Horizontalni prijenos gena razlikuje se od prijenosa gena s roditelja na potomstvo.
Horizontalni prijenos gena je lak zbog nekoliko tipova DNK koje posjeduju organizmi. To su uglavnom pokretni genetski elementi kao što su transpozoni (skačući geni), plazmidi (nekromosomska kružna DNA) i bakteriofagi (virusi koji inficiraju bakterije). Pojavljuje se kroz nekoliko sljedećih mehanizama.
Mehanizmi horizontalnog prijenosa gena
Transformacija
Prokarioti mogu posebno preuzeti slobodnu DNK u obliku plazmida.
Bakterijska konjugacija
Način spolnog razmnožavanja koji se odvija između privremeno povezanih dviju stanica. Tijekom konjugacije, F plazmidi se prenose od donora do primatelja što rezultira prijenosom genetskog materijala između dva organizma kao što je prikazano na slici 02. Ovo je glavni mehanizam koji uključuje horizontalni prijenos gena.
Transdukcija
Bakteriofag može ubrizgati svoju DNK u bakteriju kada je zaražena, što rezultira prijenosom gena između dvije bakterije tijekom druge infekcije. To se događa kroz dva procesa nazvana generalizirana i specijalizirana transdukcija.
Upotrebe horizontalnog prijenosa gena
Horizontalni prijenos gena koristi se u genetičkom inženjerstvu. Strana DNA može se rekombinirati ili umetnuti u genom organizma primatelja u horizontalnom prijenosu gena. Omogućuje primateljima stjecanje novih osobina važnih za rast i preživljavanje. Horizontalni prijenos gena izuzetno je važan u prilagodbi i evoluciji i prokariota i eukariota. Povoljne osobine se filtriraju kroz prirodnu selekciju i pridonose evoluciji. Neki organizmi horizontalnim prijenosom gena dobivaju gene koji su vrijedni za prilagodbu i evoluciju. Na primjer, stjecanje otpornosti bakterija na antibiotike rezultat je horizontalnog prijenosa gena.
Horizontalni prijenos gena je najomiljeniji među blisko povezanim svojtama nego vrlo različitim vrstama. Također se može dogoditi između bakterija koje žive u istom mikrookruženju.
Slika 02: Horizontalni prijenos gena bakterija tijekom konjugacije
Koja je razlika između okomitog i vodoravnog prijenosa gena?
Okomiti u odnosu na vodoravni prijenos gena |
|
| Vertikalni prijenos gena odnosi se na proces koji prenosi genetski materijal od roditelja do potomka reprodukcijom. | Horizontalni prijenos gena odnosi se na proces prijenosa genetskog materijala između nesrodnih organizama. |
| Metode | |
| Može se dogoditi seksualnim, aseksualnim ili umjetnim putem. | Transformacija, transdukcija i bakterijska konjugacija mehanizmi su uključeni u horizontalni prijenos gena. |
| Pojava | |
| To je uobičajen proces. | To je manje uobičajen proces. |
| Ovisnost o mobilnoj DNK | |
| Ne ovisi o mobilnim genetskim elementima. | To je moguće zahvaljujući mobilnim elementima DNA kao što su transpozoni, plazmidi, bakteriofagi. |
Sažetak – Vertikalni naspram horizontalnog prijenosa gena
Prijenos gena može se dogoditi između povezanih i nesrodnih pojedinaca. Postoje dvije glavne vrste prijenosa gena koji se nazivaju vertikalni i horizontalni. Vertikalni prijenos gena događa se s roditelja na potomstvo. Tijekom reprodukcije ili križanja biljaka, geni se prenose s roditelja na potomstvo. Horizontalni prijenos gena događa se između različitih vrsta koje nisu u srodstvu. Nije izvedivo kao vertikalni prijenos gena. Međutim, zahvaljujući mobilnim elementima DNA kao što su plazmidi, skačući geni i bakteriofagi, geni se razmjenjuju među organizmima vodoravno putem konjugacije, transdukcije i transformacije. Horizontalni prijenos gena čest je kod bakterija i arheja nego kod eukariota. Ovo je razlika između vertikalnog i horizontalnog prijenosa gena.
