Nøgleforskel – lodret vs horisontal genoverførsel
Genoverførsel henviser til den proces, der overfører eller udveksler genetisk materiale mellem organismer. DNA, der bærer funktionelle gener, udveksles mellem organismer, hvilket forårsager ændringen i deres genomiske sammensætning. Det kan forekomme i to typer kaldet vertikal genoverførsel og horisontal genoverførsel. Horisontal genoverførsel refererer til den proces, hvor genetisk materiale overføres mellem ubeslægtede individer. Vertikal genoverførsel refererer til den proces, hvor gener overføres fra forældre til deres afkom. Dette er den vigtigste forskel mellem vertikal og horisontal genoverførsel. Vertikal genoverførsel er almindelig blandt organismer, mens horisontal genoverførsel er mindre almindelig.
Hvad er vertikal genoverførsel?
Vertikal genoverførsel er en metode til genoverførsel fra forældre til deres afkom. Det kan forekomme enten gennem seksuel reproduktion eller aseksuel reproduktion eller kunstige mekanismer. Denne proces er en almindelig mekanisme, der sker mellem beslægtede organismer. Genomer overføres fra en generation til den næste generation sker via vertikal genoverførsel i levende organismer naturligt. I planteforædlingsprogrammer udføres vertikal genoverførsel med vilje for at overføre vigtige gener til F1-generation. To planter krydses seksuelt for at blande deres gener og gå videre til næste generation. Ved at gøre dette kan værdifulde egenskaber lagres i afkommet, hvilket muliggør cirkulation i fremtidige generationer.
I bakterier er den mest almindelige aseksuelle reproduktionsmetode binær fission. Binær fission resulterer i to identiske bakterieceller. Det er et eksempel på en vertikal genoverførselsmetode for bakterier. Hos mennesker overføres sygdommen, der kaldes AIDS, fra modermor til baby på grund af vertikal genoverførsel.
Figur 01: Vertikal genoverførsel af bakterier under binær fission
Hvad er horisontal genoverførsel?
Horizontal genoverførsel er en mekanisme, hvor genetisk materiale overføres mellem ikke-beslægtede organismer. Det er også kendt som lateral genoverførsel. Det forekommer mellem forskellige genomer, såsom mellem forskellige arter. Organismer opnår forskellige egenskaber gennem genoverførsel. Horisontal genoverførsel er forskellig fra genet, der overføres fra forælder til afkom.
Horizontal genoverførsel er let på grund af flere typer DNA, som organismer besidder. De er hovedsageligt mobile genetiske elementer såsom transposoner (springgener), plasmider (ikke-kromosom alt cirkulært DNA) og bakteriofager (bakterier, der inficerer vira). Det sker via flere mekanismer som følger.
Horizontale genoverførselsmekanismer
Transformation
Prokaryoter er specielt i stand til at optage frit DNA i form af plasmider.
Bakteriel konjugation
En form for seksuel reproduktion, der forekommer mellem midlertidigt forbundne to celler. Under konjugering overføres F-plasmider fra donor til recipient, hvilket resulterer i overførsel af genetisk materiale mellem to organismer som vist i figur 02. Dette er hovedmekanismen ved horisontal genoverførsel.
Transduktion
Bakteriofag er i stand til at injicere sit DNA i en bakterie, når det er inficeret, hvilket resulterer i, at genoverførsel mellem to bakterier under den anden infektion. Dette sker via to processer kaldet generaliseret og specialiseret transduktion.
Anvendelser af horisontal genoverførsel
Horizontal genoverførsel bruges i genteknologi. Fremmed DNA kan rekombineres eller indsættes i genomet af modtagerorganismen ved horisontal genoverførsel. Det giver modtagerne mulighed for at erhverve nye egenskaber, der er vigtige for vækst og overlevelse. Horisontal genoverførsel er ekstremt vigtig i tilpasning og evolution af både prokaryoter og eukaryoter. Gunstige egenskaber filtreres gennem naturlig selektion og bidrager til udviklingen. Nogle organismer erhverver gener, der er værdifulde for tilpasning og evolution gennem horisontal genoverførsel. For eksempel er bakteriers erhvervelse af antibiotikaresistivitet et resultat af horisontal genoverførsel.
Horizontal genoverførsel er mest favoriseret blandt nært beslægtede taxaer end meget forskellige arter. Det kan også forekomme mellem bakterier, der bor i det samme mikromiljø.
Figur 02: Horisontal genoverførsel af bakterier under konjugation
Hvad er forskellen mellem vertikal og horisontal genoverførsel?
Vertikal vs horisontal genoverførsel |
|
| Vertikal genoverførsel refererer til den proces, der overfører genetisk materiale fra forælder til afkom ved reproduktion. | Horizontal genoverførsel refererer til den proces, der overfører genetisk materiale mellem ubeslægtede organismer. |
| Methods | |
| Det kan forekomme via seksuelle, aseksuelle eller kunstige midler. | Transformation, transduktion og bakteriel konjugation er mekanismer involveret i horisontal genoverførsel. |
| Forekomst | |
| Det er en almindelig proces. | Det er en mindre almindelig proces. |
| Afhængighed af mobilt DNA | |
| Det afhænger ikke af mobile genetiske elementer. | Det er muligt på grund af mobile DNA-elementer såsom transposoner, plasmider, bakteriofager. |
Opsummering – Vertikal vs horisontal genoverførsel
Genoverførsel kan forekomme mellem relaterede og ikke-relaterede individer. Der er to hovedtyper af genoverførsel kaldet lodret og vandret. Vertikal genoverførsel sker fra forælder til afkom. Under reproduktion eller plantekrydsning overføres gener fra forældre til afkom. Horisontal genoverførsel sker mellem forskellige arter, som ikke er beslægtede. Det er ikke muligt som vertikal genoverførsel. Men på grund af mobile DNA-elementer såsom plasmider, springgener og bakteriofager udveksles gener mellem organismer horisont alt via konjugation, transduktion og transformation. Horisontal genoverførsel er almindelig i bakterier og archaea end eukaryoter. Dette er forskellen mellem vertikal og horisontal genoverførsel.
