Горизонтальный перенос генов

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Дерево жизни — показан горизонтальный перенос генов.

Горизонтальный перенос генов (ГПГ) — процесс, в котором организм передаёт генетический материал организму-непотомку. В вертикальном переносе генов, напротив, организм получает генетический материал от предка. Генетика занимается в основном простым вертикальным переносом генов.

Искусственный горизонтальный перенос генов используется в генной инженерии.

История

Горизонтальный перенос генов впервые был описан в Японии в 1959 году публикацией, которая продемонстрировала передачу устойчивости к антибиотикам между разными видами бактерий[1][2]. В середине 1980-х годов Майкл Сивянен[3] предположил, что горизонтальный перенос генов существовал, имел биологическое значение и был вовлечен в формирование эволюционной истории с начала жизни на Земле.

В 1999 году Рави Джайн, Мария Ривера и Джеймс Лейк писали: «Все чаще исследования генов и геномов указывают, что значительная горизонтальная передача генов произошла между прокариотами»[4] (см. также Lake и Rivera, 2007)[5]. Этот процесс, по-видимому, оказал некоторое влияние также и на одноклеточные эукариоты. Как пишут Эрик Баптест и др. (2005), «дополнительные данные свидетельствуют о том, что перенос генов может быть также важным эволюционным механизмом в эволюции простейших»[6].

Карл Вёзе в 2004 г. опубликовал статью, в которой утверждал, что между древними группами живых организмов происходил массивный перенос генетической информации. В древнейшие времена преобладал процесс, который он называет горизонтальным переносом генов. Причем чем дальше в прошлое, тем это преобладание сильнее.[7]

Существует ряд доказательств, что были затронуты даже высшие растения и животные, и это вызывает озабоченность в плане безопасности[8]. Так, в 2010 году группой учёных под руководством Седрика Фешотта (Cédric Feschotte) в результате анализа геномов млекопитающих (опоссумов и обезьян саймири), покусанных южноамериканским кровососущим клопом Rhodnius prolixus, был обнаружен горизонтальный перенос фрагмента ДНК — транспозона. Идентичность этого фрагмента в ДНК млекопитающих и насекомых достигает 98 %[9].

Однако Аарон Ричардсон и Джеффри Палмер (2007) утверждают: «Горизонтальный перенос генов играл главную роль в бактериальном развитии и довольно распространён у некоторых одноклеточных эукариот. Тем не менее, распространенность и значение горизонтального переноса в эволюции многоклеточных эукариот остаются неясными.»[10]

В связи с увеличивающимся количеством свидетельств, предполагающих важность этих явлений для развития (см. ниже), молекулярный биолог Петер Гогартен описал горизонтальную генную передачу как «новую парадигму биологии»[11].

Вирусы

Примером переноса генов между вирусами служат мимивирус и небольшой вирофаг «Спутник». Оба они заражают амёбы, но вирофаг не способен к размножению в отсутствие мимивируса[12]. Из 13 генов вирофага, которые мало похожи на другие гены, 3 сходны с генами мимивируса и мамавируса, и, возможно, были включены в геном вирофага в момент формирования частиц. Можно предположить, что вирус-сателлит мог выполнить горизонтальную передачу генов между вирусами аналогично тому, как бактериофаги передают гены между бактериями[13].

См. также

Примечания

  1. ↑ Ochiai K., Yamanaka T., Kimura K., Sawada, O. Inheritance of drug resistance (and its tranfer) between Shigella strains and Between Shigella and E. coli strains (яп.) // Hihon Iji Shimpor. — 1959. — Т. 1861. — С. 34.
  2. ↑ Akiba T., Koyama K., Ishiki Y., Kimura S., Fukushima T. On the mechanism of the development of multiple-drug-resistant clones of Shigella (англ.) // Jpn. J. Microbiol. : journal. — 1960. — April (vol. 4). — P. 219—227. — PMID 13681921.
  3. ↑ Syvanen Michael. Cross-species gene transfer; implications for a new theory of evolution (англ.) // J. Theor. Biol.[англ.] : journal. — 1985. — January (vol. 112, no. 2). — P. 333—343. — doi:10.1016/S0022-5193(85)80291-5. — PMID 2984477. Архивировано 6 июля 2017 года.
  4. ↑ Jain R., Rivera M. C., Lake J. A. Horizontal gene transfer among genomes: the complexity hypothesis (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1999. — March (vol. 96, no. 7). — P. 3801—3806. — doi:10.1073/pnas.96.7.3801. — PMID 10097118. — PMC 22375. Архивировано 5 июня 2020 года.
  5. ↑ Rivera M. C., Lake J. A. The ring of life provides evidence for a genome fusion origin of eukaryotes (англ.) // Nature : journal. — 2004. — September (vol. 431, no. 7005). — P. 152—155. — doi:10.1038/nature02848. — PMID 15356622. Архивировано 27 сентября 2007 года. Архивированная копия. Дата обращения: 4 ноября 2009. Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 года.
  6. ↑ Bapteste E., Susko E., Leigh J., MacLeod D., Charlebois R. L., Doolittle W. F. Do orthologous gene phylogenies really support tree-thinking? (англ.) // BioMed Central[англ.] : journal. — 2005. — Vol. 5, no. 1. — P. 33. — doi:10.1186/1471-2148-5-33. — PMID 15913459. — PMC 1156881.
  7. ↑ Публичная лекция Фримена Дайсона в Физическом институте им. П. Н. Лебедева РАН. Дата обращения: 10 мая 2012. Архивировано 29 июня 2009 года.
  8. ↑ Mae-Wan Ho (1999). Cauliflower Mosaic Viral Promoter — A Recipe for Disaster? Microbial Ecology in Health and Disease, 11:194-197. Reprint Архивная копия от 11 сентября 2008 на Wayback Machine. Accessed 2008-06-09.
  9. ↑ http://www.nature.com/nature/journal/v464/n7293/full/nature08939.html Архивная копия от 4 августа 2011 на Wayback Machine A role for host-parasite interactions in the horizontal transfer of transposons across phyla
  10. ↑ Richardson, Aaron O. and Jeffrey D. Palmer. Horizontal Gene Transfer in Plants (англ.) // Journal of Experimental Botany : journal. — Oxford University Press, 2007. — January (vol. 58). — P. 1—9 [1]. — doi:10.1093/jxb/erl148. — PMID 17030541.
  11. ↑ Gogarten, Peter. Horizontal Gene Transfer: A New Paradigm for Biology (англ.) // Esalen Center for Theory and Research Conference : journal. — 2000. Архивировано 21 июля 2012 года.
  12. ↑ La Scola B., Desnues C., Pagnier I., Robert C., Barrassi L., Fournous G., Merchat M., Suzan-Monti M., Forterre P., Koonin E., Raoult D. The virophage as a unique parasite of the giant mimivirus (англ.) // Nature : journal. — 2008. — September (vol. 455, no. 7209). — P. 100—104. — doi:10.1038/nature07218. — PMID 18690211.
  13. ↑ Pearson H. 'Virophage' suggests viruses are alive (англ.) // Nature. — 2008. — August (vol. 454, no. 7205). — P. 677. — doi:10.1038/454677a. — PMID 18685665. Архивировано 25 октября 2012 года.

Ссылки