Sejak penemuan fenomena seperti pemindahan gen mendatar, iaitu bukan daripada ibu bapa kepada anak, seluruh dunia yang hidup di planet kita telah diwakili sebagai satu sistem maklumat. Dan dalam sistem ini adalah mungkin untuk meminjam ciptaan evolusi yang berjaya bagi satu spesies dengan yang lain. Apakah pemindahan gen menegak dan mendatar, apakah mekanisme proses ini dan contoh dalam dunia organik - semua ini adalah artikelnya.
Gen jiran
Semua orang tahu bahawa kita mendapat gen daripada ibu bapa kita. Dan mereka dari ibu bapa mereka. Ini ialah pemindahan menegak. Dan jika tiba-tiba mutasi berlaku yang ternyata berguna untuk kemandirian atau penyesuaian, dan bertapak dalam genom populasi, maka spesies itu akan mendapat kelebihan dalam perjuangan untuk kewujudan.
Pada masa yang sama, seseorang mempunyai gennya sendiri,aphids mempunyai sendiri, dan jerung mempunyai sendiri. Ia hampir mustahil bagi mereka untuk mendapatkan antara spesies. Tetapi kadangkala ia berlaku - ini adalah pemindahan gen mendatar.
Inilah yang dilakukan oleh kejuruteraan genetik moden. Organisma yang diubah suai secara genetik adalah hasil daripada pemindahan gen tersebut (contohnya, tardigrade bercahaya dalam foto di atas). Tetapi secara semula jadi, fenomena ini telah wujud sejak sekian lama.
Inti masalah
Pemindahan gen menegak ialah fenomena pemindahan bahan keturunan daripada bentuk ibu bapa kepada organisma anak perempuan.
Pemindahan gen mendatar ialah situasi semula jadi pemindahan gen daripada satu organisma dewasa kepada yang lain. Pada masa yang sama, dua organisma secara objektif wujud, dan kadangkala ia tergolong dalam spesies biologi yang berbeza.
Contoh pemindahan gen mendatar dalam bakteria ialah pemindahan gen rintangan daripada satu strain bakteria kepada yang lain.
Syarat yang diperlukan
Untuk memahami fenomena ini, adalah perlu untuk mengetahui keadaan di mana pemindahan sedemikian mungkin pada dasarnya, iaitu:
- Adalah perlu mempunyai perantara untuk "pengangkutan" gen dari satu sel ke sel yang lain, dari satu organisma ke organisma yang lain.
- Mesti ada mekanisme molekul yang membolehkan gen asing dimasukkan ke dalam set gen hos.
Syarat ini mungkin dipenuhi oleh retrovirus dan transposon lain (elemen DNA). Dan kaedah pemindahan gen mendatar seperti itulah yang telah diterima pakai oleh kejuruteraan genetik hari ini.
WalaupunHari ini, mekanisme pemindahan gen tersebut hanya dikaji; sebagai tambahan kepada virus, pemindahan sedemikian juga boleh berlaku dengan bantuan bahagian bebas asid deoksiribonukleik (transposun), yang memasuki badan melalui pengenalan mudah atau dengan organisma parasit. Yang terakhir boleh mengubah bukan sahaja alat genetik hos, tetapi juga tempat ekologinya dalam sistem biocenosis.
Latar Belakang
Ia adalah pemindahan gen rintangan antibiotik antara strain bakteria yang berbeza yang pertama kali diterangkan di Jepun pada tahun 1959.
Menjelang pertengahan 1990-an, ahli biologi molekul telah membuktikan bahawa pemindahan gen mendatar dalam prokariot dan eukariota terlibat dalam perkembangan evolusi kehidupan di planet kita.
Pada tahun 2010, satu kajian oleh Profesor Cedric Feschott telah diterbitkan, yang membentangkan analisis genom monyet opossum dan saimiri. Mereka digigit oleh satu jenis pepijat. Dalam genom mamalia, transpozoon telah ditemui yang mempunyai identiti 98% dengan serangga. Untuk makluman anda, pepijat ini bukan sahaja menggigit monyet dan opossum.
Mulai sekarang, hipotesis pemindahan gen mendatar antara domain organisma yang berbeza telah menjadi paradigma baharu biologi.
Pepijat berwarna-warni
Dan jika pemindahan gen mendatar dalam bakteria selama 30 tahun yang lalu tidak menimbulkan keraguan di kalangan ahli biologi, maka kemungkinannya dalam organisma multiselular telah menimbulkan banyak persoalan. Pada masa itu perhatian ahli biologi telah tertarik oleh aphid biasa, di manaterdapat individu dengan warna badan hijau dan merah.
Analisis pigmen yang memberi warna kepada individu merah mendedahkan kehadiran karotenoid - pigmen tumbuhan. Di manakah kutu daun mendapat gen yang unik kepada organisma tumbuhan? Hari ini, penjujukan genom serangga adalah perkara yang agak mudah untuk penyelidik. Beginilah caranya didapati bahawa gen kutu daun yang bertanggungjawab untuk sintesis pigmen merah adalah sama sepenuhnya dengan beberapa kulat yang berparasit dalam badan kutu daun tanpa menyebabkan sebarang bahaya yang boleh dilihat.
Kemungkinan besar, pada permulaan evolusi aphid (kira-kira 80 juta tahun yang lalu) terdapat kegagalan dalam mesin genetik dan gen kulat telah dibina ke dalam genom serangga.
Evolusi dan biodiversiti
Semua sistematik filogenetik dunia organik adalah berdasarkan konsep perbezaan Darwin. Intipatinya adalah seperti berikut: sebaik sahaja pengasingan pembiakan berlaku antara populasi spesies, kita boleh bercakap tentang proses spesiasi. Dan sudah pun dua spesies terus berkembang berdasarkan pemilihan semula jadi dan mutasi rawak.
Penemuan pemindahan gen mendatar antara spesies dan taksa yang lebih besar hanya membuktikan bahawa dalam tempoh ruang-masa yang begitu singkat (4 bilion tahun), jirim hidupan di planet kita boleh bertukar daripada bentuk unisel kepada bentuk multisel yang sangat teratur.
Oleh itu, seluruh biota planet ini menjadi makmal tunggal untuk penciptaan ciri-ciri keturunan baharu, dan ia adalah pergerakan mendatar gen.boleh dan terus mempercepatkan proses evolusi dengan ketara.
Mari kita meminjam beberapa gen
Pada 2015, ahli genetik Alistair Crisp dari Cambridge (UK) mengkaji genom 12 spesies lalat buah Drosophila, 4 spesies cacing gelang dan 10 spesies primata (salah satunya adalah manusia). Saintis itu sedang mencari bahagian DNA "alien".
Hasil penyelidikan telah mengesahkan kehadiran 145 kawasan dalam genom yang merupakan hasil pemindahan gen mendatar dalam eukariota.
Sesetengah daripada gen ini terlibat dalam metabolisme protein dan lipid, yang lain - dalam tindak balas imun. Paling penting, adalah mungkin untuk mengenal pasti penderma berkemungkinan gen ini. Mereka ternyata protista (eukariota paling ringkas), bakteria (prokariot) dan kulat.
Bagaimana dengan kami
Sudah diketahui dengan pasti bahawa melalui pemindahan gen mendatar pada manusia, gen yang bertanggungjawab untuk jenis darah AB0 muncul.
Kebanyakan bukti pemindahan gen sebegitu pada primata adalah berasal dari zaman purba, sejak nenek moyang yang sama dengan kord yang lain.
Menurut kajian terkini, pembentukan plasenta pada manusia juga bertanggungjawab untuk gen virus, yang ditangkap di suatu tempat pada awal pembentukan haiwan plasenta.
Hasil penjujukan genom manusia menunjukkan bahawa ia mengandungi kira-kira 8% kepingan genom virus, yang dipanggil "gen tidur".
Zaman Mutan
Di sini kita sampaitopik cerita seram yang digeruni oleh aktivis hijau. Bagaimana jika gen "tidur" ini dihidupkan? Atau adakah kutu menggigit seseorang dan menarik sejenis kengerian ke dalam genomnya? Atau adakah kita makan kacang soya yang diubah suai secara genetik dan menjadi mutan? Tetapi selepas semua, selama 4 bilion tahun, biodiversiti di planet ini hanya meningkat, dan anda dan saya masih sedikit seperti ikan paus, seperti kutu daun seperti cendawan. Kenapa begitu?
Pertama, mekanisme pemindahan mendatar wujud di alam semula jadi selagi hayat itu sendiri wujud. Dan pada contoh aphids, sangat jelas bahawa pemindahan gen sedemikian bertujuan tepat untuk meningkatkan kebolehsesuaian organisma kepada keadaan persekitaran (yang merah kurang kelihatan pada bahagian tumbuhan tertentu). Dan jurutera genetik dalam pengertian ini tidak menghasilkan sesuatu yang baru. Tomato dengan gen ikan artik telah meningkatkan toleransi sejuk, yang membolehkan mereka ditanam di kawasan utara.
Kedua, walaupun terdapat kemungkinan pemindahan genetik, kami masih belum melihat penyatuan (keseragaman) genom semua organisma hidup di planet ini. Kestabilan sistem biologi, iaitu sel dan organisma, cukup tinggi untuk mengehadkan pemindahan gen yang tidak cekap. Tetapi pada masa yang sama, pemindahan inilah yang merupakan alat evolusi biologi, yang membawa kepada biodiversiti. Jadi tidak lama kemudian beruang kelihatan seperti layang-layang dan anjing kelihatan seperti bunglon.
