Горизонтальный перенос генов ГПГ процесс в котором организм передаёт генетический материал организму непотомку В вертика

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.

Дерево жизни — показан горизонтальный перенос 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. В середине 1980-х годов Майкл Сивянен 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» (см. также Lake и Rivera, 2007). 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».

(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.

Существует ряд доказательств, что были затронуты даже высшие растения и животные, и это вызывает озабоченность в плане безопасности. Так, в 2010 году группой учёных под руководством (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 %.

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.»

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».

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. Из 13 генов вирофага, которые мало похожи на другие гены, 3 сходны с генами (мимивируса) и , 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.

См. также

(Пангеном)

Примечания

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.
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.
Syvanen Michael. Cross-species gene transfer; implications for a new theory of evolution (англ.) // ^[англ.] : journal. — 1985. — January (vol. 112, no. 2). — P. 333—343. — doi:10.1016/S0022-5193(85)80291-5. — PMID 2984477. 6 июля 2017 года.
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. 5 июня 2020 года.
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. 27 сентября 2007 года. (неопр.). Дата обращения: 4 ноября 2009. Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 года.
Bapteste E., Susko E., Leigh J., MacLeod D., Charlebois R. L., Doolittle W. F. Do orthologous gene phylogenies really support tree-thinking? (англ.) // ^[англ.] : journal. — 2005. — Vol. 5, no. 1. — P. 33. — doi:10.1186/1471-2148-5-33. — PMID 15913459. — PMC 1156881.
Публичная лекция Фримена Дайсона в Физическом институте им. П. Н. Лебедева РАН (неопр.). Дата обращения: 10 мая 2012. 29 июня 2009 года.
Mae-Wan Ho (1999). Cauliflower Mosaic Viral Promoter — A Recipe for Disaster? Microbial Ecology in Health and Disease, 11:194-197. Reprint от 11 сентября 2008 на Wayback Machine. Accessed 2008-06-09.
http://www.nature.com/nature/journal/v464/n7293/full/nature08939.html от 4 августа 2011 на Wayback Machine A role for host-parasite interactions in the horizontal transfer of transposons across phyla
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.
Gogarten, Peter. Horizontal Gene Transfer: A New Paradigm for Biology (англ.) // Esalen Center for Theory and Research Conference : journal. — 2000. 21 июля 2012 года.
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.
Pearson H. 'Virophage' suggests viruses are alive (англ.) // Nature. — 2008. — August (vol. 454, no. 7205). — P. 677. — doi:10.1038/454677a. — PMID 18685665. 25 октября 2012 года.

Ссылки

Горизонтальный перенос генов и его роль в эволюции

[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.) // ^[англ.] : journal. — 1985. — January (vol. 112, no. 2). — P. 333—343. — doi:10.1016/S0022-5193(85)80291-5. — PMID 2984477. 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. 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. 27 сентября 2007 года. (неопр.). 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.) // ^[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 (неопр.). Дата обращения: 10 мая 2012. 29 июня 2009 года.

[Mae-Wan_Ho-8] Mae-Wan Ho (1999). Cauliflower Mosaic Viral Promoter — A Recipe for Disaster? Microbial Ecology in Health and Disease, 11:194-197. Reprint от 11 сентября 2008 на Wayback Machine. Accessed 2008-06-09.

[9] ttp://www.nature.com/nature/journal/v464/n7293/full/nature08939.html 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.

[gogarten-11] Gogarten, Peter. Horizontal Gene Transfer: A New Paradigm for Biology (англ.) // Esalen Center for Theory and Research Conference : journal. — 2000. 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. 25 октября 2012 года.