Horisontaalinen geeninsiirto
Horisontaalinen geeninsiirto (HGT) (tai lateraalinen geeninsiirto) on mikä tahansa prosessi, jossa organismi saa geneettistä materiaalia toisesta organismista ilman, että se on kyseisen organismin jälkeläinen.
Sitä vastoin vertikaalinen siirtyminen tapahtuu, kun organismi saa geneettistä materiaalia esi-isältään, esimerkiksi vanhemmaltaan tai lajilta, josta se on kehittynyt.
Suurin osa genetiikan ajattelusta on keskittynyt vertikaaliseen siirtymiseen, mutta yhä useammin tiedostetaan, että horisontaalinen geenien siirtyminen on merkittävä ilmiö. Yksisoluisten organismien keskuudessa se saattaa olla hallitseva geeninsiirron muoto. Keinotekoinen horisontaalinen geeninsiirto on eräs geenitekniikan muoto.
Mekanismi
Horisontaalinen geeninsiirto tapahtuu useilla eri mekanismeilla:
- Transformaatio, solun geneettinen muutos, joka johtuu vieraan geneettisen materiaalin (DNA tai RNA) käyttöönotosta, omaksumisesta ja ilmentymisestä. Prosessi on suhteellisen yleinen bakteereissa, mutta vähemmän eukaryooteissa. Transformaatiota käytetään usein laboratorioissa uusien geenien lisäämiseksi bakteereihin kokeita tai teollisia tai lääketieteellisiä sovelluksia varten.
- Transduktio, prosessi, jossa bakteerin DNA siirretään bakteerista toiseen bakteeriviruksen (bakteriofaagin) avulla.
- Bakteerikonjugaatio, prosessi, jossa bakteerisolu siirtää geneettistä materiaalia toiseen soluun solun ja solun välisessä kontaktissa.
- Geeninsiirtoagentti eli "GTA" on viruksen kaltainen elementti, joka sisältää satunnaisia osia isäntäkromosomista. Niitä esiintyy useimmissa alfaproteobakteerien järjestyksen Rhodobacterales jäsenissä. Niitä koodataan isännän genomissa. GTA:t siirtävät DNA:ta niin usein, että niillä voi olla tärkeä rooli evoluutiossa.
Vuonna 2010 julkaistussa raportissa todettiin, että antibioottiresistenssin
geenejä voidaan siirtää laboratoriossa kehitetyillä GTA:illa. - Integronit, bakteerien "paketti" geenikasettien siirtämiseksi.
Historia
Horisontaalinen geeninsiirto kuvattiin ensimmäisen kerran Japanissa vuonna 1959 julkaistussa julkaisussa, jossa osoitettiin antibioottiresistenssin siirtyminen eri bakteerilajien välillä.
1980-luvun puolivälissä Syvänen esitti, että lateraalisella geeninsiirrolla ei ole vain biologista merkitystä, vaan se on ollut mukana muokkaamassa evoluutiohistoriaa elämän alusta lähtien.
"Geenejä ja genomeja koskevat tutkimukset osoittavat yhä useammin, että prokaryoottien välillä on tapahtunut huomattavaa horisontaalista siirtymistä". Ilmiöllä näyttää olleen merkitystä myös yksisoluisten eukaryoottien kannalta. Kuten Bapteste et al. toteavat, "lisätodisteet viittaavat siihen, että geeninsiirto saattaa olla tärkeä evoluutiomekanismi myös protistien evoluutiossa".
On joitakin todisteita siitä, että myös korkeammat kasvit ja eläimet ovat kärsineet. Richardson ja Palmer (2007) toteavat: "Horisontaalisella geeninsiirrolla (HGT) on ollut merkittävä rooli bakteerien evoluutiossa, ja se on melko yleistä tietyissä yksisoluisissa eukaryooteissa. HGT:n yleisyys ja merkitys monisoluisten eukaryoottien evoluutiossa on kuitenkin edelleen epäselvä".
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on horisontaalinen geeninsiirto?
V: Horisontaalinen geeninsiirto on prosessi, jossa organismi saa geneettistä materiaalia toisesta organismista, joka ei ole sen jälkeläinen.
K: Miten horisontaalinen geeninsiirto eroaa vertikaalisesta siirrosta?
V: Vertikaalinen siirto tapahtuu, kun organismi saa geneettistä materiaalia esi-isältään, kun taas horisontaalinen geeninsiirto tapahtuu, kun organismi hankkii geneettistä materiaalia toiselta organismilta, joka ei ole sen jälkeläinen.
K: Mihin on keskitytty eniten genetiikan ajattelussa?
V: Suurin osa genetiikan ajattelusta on keskittynyt vertikaaliseen siirtoon.
K: Miksi horisontaalinen geeninsiirto on merkittävä ilmiö?
V: Horisontaalinen geeninsiirto on merkittävä ilmiö, koska yksisoluisten organismien keskuudessa se saattaa olla hallitseva geeninsiirron muoto.
K: Mitä on keinotekoinen horisontaalinen geeninsiirto?
V: Keinotekoinen horisontaalinen geeninsiirto on eräänlainen geenitekniikka, jossa geneettistä materiaalia siirretään tarkoituksellisesti organismista toiseen.
K: Voiko horisontaalista geeninsiirtoa tapahtua eri lajeihin kuuluvien organismien välillä?
V: Kyllä, horisontaalista geeninsiirtoa voi tapahtua eri lajien organismien välillä.
K: Tapahtuuko horisontaalista geeninsiirtoa kaikissa organismeissa?
V: Ei, horisontaalista geeninsiirtoa tapahtuu vain joissakin eliöissä, erityisesti yksisoluisissa eliöissä.
