ისეთი ფენომენის აღმოჩენის შემდეგ, როგორიცაა ჰორიზონტალური გენის გადაცემა, კერძოდ არა მშობლებისგან შთამომავლობაზე, ჩვენს პლანეტაზე მთელი ცოცხალი სამყარო წარმოდგენილია როგორც ერთიანი საინფორმაციო სისტემა. და ამ სისტემაში შესაძლებელი ხდება ერთი სახეობის წარმატებული ევოლუციური გამოგონების სესხება მეორეზე. რა არის გენის ვერტიკალური და ჰორიზონტალური გადაცემა, როგორია ამ პროცესის მექანიზმები და მაგალითები ორგანულ სამყაროში - ეს ყველაფერი სტატიაშია.
მეზობელი გენები
ყველამ იცის, რომ გენებს მშობლებისგან ვიღებთ. და ისინი მშობლებისგან არიან. ეს არის ვერტიკალური გადაცემა. და თუ მოულოდნელად მოხდება მუტაცია, რომელიც სასარგებლო აღმოჩნდება გადარჩენისთვის ან ადაპტაციისთვის და პოპულაციის გენომში დაიმკვიდრებს ადგილს, მაშინ სახეობა არსებობისთვის ბრძოლაში უპირატესობას მიიღებს.
ამავდროულად, ადამიანს აქვს საკუთარი გენები,ბუგრებს აქვთ საკუთარი, ხოლო ზვიგენებს აქვთ საკუთარი. მათთვის თითქმის შეუძლებელია სახეობებს შორის მოხვედრა. მაგრამ ზოგჯერ ეს ხდება - ეს არის ჰორიზონტალური გენის გადაცემა.
ასე აკეთებს თანამედროვე გენეტიკური ინჟინერია. გენმოდიფიცირებული ორგანიზმები ასეთი გენის გადაცემის შედეგია (მაგალითად, მანათობელი ტარდიგრადი ზემოთ ფოტოზე). მაგრამ ბუნებაში ეს ფენომენი დიდი ხანია არსებობს.
საქმის გული
ვერტიკალური გენის გადაცემა არის მემკვიდრეობითი მასალის გადაცემის ფენომენი მშობლების ფორმებიდან ქალიშვილ ორგანიზმებზე.
ჰორიზონტალური გენის გადაცემა არის გენების გადაცემის ბუნებრივი სიტუაცია ერთი ზრდასრული ორგანიზმიდან მეორეზე. ამავდროულად, ორი ორგანიზმი ობიექტურად არსებობს და ზოგჯერ ისინი სხვადასხვა ბიოლოგიურ სახეობას მიეკუთვნებიან.
ბაქტერიებში გენის ჰორიზონტალური გადაცემის მაგალითია რეზისტენტობის გენების გადატანა ერთი ბაქტერიული შტამიდან მეორეზე.
აუცილებელი პირობები
ამ ფენომენის გასაგებად, აუცილებელია ვიცოდეთ რა პირობებით არის შესაძლებელი ასეთი გადაცემა პრინციპში, კერძოდ:
- აუცილებელია არსებობდეს შუამავალი გენების "ტრანსპორტისთვის" ერთი უჯრედიდან მეორეში, ერთი ორგანიზმიდან მეორეში.
- უნდა არსებობდეს მოლეკულური მექანიზმი, რომელიც საშუალებას მისცემს უცხო გენებს შეიყვანონ მასპინძლის გენის ნაკრები.
ეს პირობები შეიძლება შესრულდეს რეტროვირუსებითა და სხვა ტრანსპოზონებით (დნმ ელემენტები). გენური ინჟინერიამ დღეს სწორედ ჰორიზონტალური გენის გადაცემის ასეთი მეთოდები მიიღო.
თუმცადღეს მხოლოდ შესწავლილია ასეთი გენის გადაცემის მექანიზმები, გარდა ვირუსებისა, ასეთი გადაცემა შეიძლება მოხდეს დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავების (ტრანსპოზიონების) თავისუფალი მონაკვეთების დახმარებითაც, რომლებიც სხეულში შედიან მარტივი შეყვანის გზით ან პარაზიტულ ორგანიზმებთან. ამ უკანასკნელს შეუძლია შეცვალოს არა მხოლოდ მასპინძლის გენეტიკური აპარატი, არამედ მისი ეკოლოგიური ადგილი ბიოცენოზის სისტემაში.
ფონი
ეს იყო ანტიბიოტიკების წინააღმდეგობის გენების გადაცემა სხვადასხვა ბაქტერიულ შტამებს შორის, რომელიც პირველად იქნა აღწერილი იაპონიაში 1959 წელს.
უკვე 1990-იანი წლების შუა პერიოდისთვის, მოლეკულურმა ბიოლოგებმა დაამტკიცეს, რომ ჰორიზონტალური გენის გადაცემა პროკარიოტებსა და ევკარიოტებში მონაწილეობდა ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის ევოლუციურ განვითარებაში.
2010 წელს გამოქვეყნდა პროფესორ სედრიკ ფეშოტის კვლევა, რომელშიც წარმოდგენილი იყო ოპოსუმისა და საიმირის მაიმუნების გენომის ანალიზი. მათ უკბინა ერთგვარი ბუზი. ძუძუმწოვრების გენომებში ნაპოვნია ტრანსპოზიონი, რომელსაც აქვს 98% იდენტურობა მწერებთან. თქვენი ინფორმაციისთვის, ეს შეცდომები კბენს არა მხოლოდ მაიმუნებს და ოპოსუმებს.
ამიერიდან ორგანიზმების სხვადასხვა დომენებს შორის ჰორიზონტალური გენის გადაცემის ჰიპოთეზა ბიოლოგიის ახალ პარადიგმად იქცა.
ფერადი შეცდომები
და თუ ჰორიზონტალური გენის გადაცემა ბაქტერიებში ბოლო 30 წლის განმავლობაში არ აჩენდა ეჭვს ბიოლოგებს შორის, მაშინ მრავალუჯრედულ ორგანიზმებში მისი შესაძლებლობა ბევრ კითხვას აჩენს. სწორედ მაშინ მიიპყრო ბიოლოგების ყურადღება ჩვეულებრივმა ბუგრიმ, რომელშიცარსებობენ სხეულის მწვანე და წითელი ფერის ინდივიდები.
პიგმენტების ანალიზმა, რომელიც ფერს აძლევს წითელ ინდივიდებს, გამოავლინა კაროტინოიდების - მცენარეული პიგმენტების არსებობა. საიდან მიიღო ბუგებმა მცენარეული ორგანიზმებისთვის უნიკალური გენები? დღეს მწერების გენომის თანმიმდევრობა მკვლევრებისთვის საკმაოდ მარტივი საკითხია. ასე გაირკვა, რომ ბუგების გენები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან წითელი პიგმენტის სინთეზზე, სრულიად იდენტურია ზოგიერთი სოკოს გენებისა, რომლებიც პარაზიტირებენ ბუგრების სხეულში რაიმე ხილული ზიანის მიყენების გარეშე.
სავარაუდოდ, ბუგრების ევოლუციის გარიჟრაჟზე (დაახლოებით 80 მილიონი წლის წინ) მოხდა გენეტიკურ მანქანაში მარცხი და სოკოს გენები ჩაშენდა მწერების გენომში.
ევოლუცია და ბიომრავალფეროვნება
ორგანული სამყაროს ყველა ფილოგენეტიკური სისტემატიკა ეფუძნება დარვინის დივერგენციის კონცეფციას. მისი არსი ასეთია: როგორც კი ხდება რეპროდუქციული იზოლაცია სახეობის პოპულაციებს შორის, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ სახეობების წარმოქმნის პროცესზე. და უკვე ორი სახეობა აგრძელებს განვითარებას ბუნებრივი გადარჩევისა და შემთხვევითი მუტაციების საფუძველზე.
სახეობებსა და უფრო დიდ ტაქსებს შორის გენის ჰორიზონტალური გადაცემის აღმოჩენამ მხოლოდ დაამტკიცა, რომ ასეთ მოკლე სივრცე-დროში (4 მილიარდი წელი) ჩვენს პლანეტაზე ცოცხალი მატერია შეიძლება გადავიდეს უჯრედული ფორმებიდან მაღალ ორგანიზებულ მრავალუჯრედულ ფორმამდე.
ამგვარად, პლანეტის მთელი ბიოტა იქცევა ერთიან ლაბორატორიად ახალი მემკვიდრეობითი თვისებების შესაქმნელად და ეს არის გენების ჰორიზონტალური მოძრაობა.შეეძლო და აგრძელებს ევოლუციური პროცესის საგრძნობლად დაჩქარებას.
მოდით ვისესხოთ გენი
2015 წელს, გენეტიკოსმა ალისტერ კრისპმა კემბრიჯიდან (დიდი ბრიტანეთი) შეისწავლა 12 სახეობის ხილის ბუზ Drosophila-ს, 4 სახეობის მრგვალი ჭიების და 10 სახეობის პრიმატების გენომი (ერთ-ერთი მათგანია ადამიანი). მეცნიერი ეძებდა დნმ-ის "უცხო" მონაკვეთებს.
კვლევის შედეგებმა დაადასტურა გენომებში 145 რეგიონის არსებობა, რომლებიც ევკარიოტებში გენის ჰორიზონტალური გადაცემის შედეგია.
ამ გენიდან ზოგიერთი მონაწილეობს ცილების და ლიპიდების მეტაბოლიზმში, მეორე - იმუნურ პასუხებში. რაც მთავარია, შესაძლებელი გახდა ამ გენების სავარაუდო დონორების იდენტიფიცირება. აღმოჩნდა, რომ ისინი იყვნენ პროტისტები (უმარტივესი ევკარიოტები), ბაქტერიები (პროკარიოტები) და სოკოები.
რაც გვეტყვით
უკვე საიმედოდ ცნობილია, რომ ადამიანებში გენის ჰორიზონტალური გადაცემის შედეგად გაჩნდა გენები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან სისხლის ტიპებზე AB0.
პრიმატებში ასეთი გენის გადაცემის მტკიცებულებათა უმეტესობა ძალიან უძველესი წარმოშობისაა, რომელიც თარიღდება სხვა აკორდებთან საერთო წინაპრით.
ბოლო კვლევების თანახმად, ადამიანებში პლაცენტის ფორმირება ასევე პასუხისმგებელია ვირუსის გენზე, რომელიც სადღაც პლაცენტური ცხოველების ფორმირების გარიჟრაჟზე იქნა დაჭერილი.
ადამიანის გენომის თანმიმდევრობის შედეგმა აჩვენა, რომ ის შეიცავს ვირუსული გენომის დაახლოებით 8%-ს, რომლებსაც "მძინარე გენებს" უწოდებენ.
მუტანტების ხანა
აქ მივედითსაშინელებათა ისტორიების თემა, რომლითაც აშინებენ მწვანე აქტივისტები. რა მოხდება, თუ ეს "მძინარე" გენები ჩაირთვება? ან ტკიპა კბენს ადამიანს და რაღაც საშინელებას უქადის მის გენომში? ანუ ვჭამთ გენმოდიფიცირებულ სოიას და ვხდებით მუტანტები? მაგრამ ბოლოს და ბოლოს, 4 მილიარდი წლის განმავლობაში, პლანეტაზე ბიომრავალფეროვნება მხოლოდ გაიზარდა და მე და შენ ჯერ კიდევ ცოტათი ვგავართ ვეშაპებს, ბუგრებივით სოკოებს. რატომ არის ასე?
პირველ რიგში, ჰორიზონტალური გადაცემის მექანიზმი არსებობს ბუნებაში, სანამ თავად სიცოცხლე არსებობს. ბუგრების მაგალითზე კი სავსებით ნათელია, რომ ასეთი გენის გადაცემა მიზნად ისახავდა ორგანიზმების ადაპტაციის გაზრდას გარემო პირობებთან (მცენარის ცალკეულ ნაწილებზე წითელი ნაკლებად ჩანს). და ამ გაგებით გენეტიკურ ინჟინრებს ახალი არაფერი გამოუვიდათ. არქტიკული თევზის გენის მქონე პომიდორს აქვს გაზრდილი სიცივის ტოლერანტობა, რაც მათ ჩრდილოეთ რეგიონებში გაშენების საშუალებას აძლევს.
მეორე, მიუხედავად გენეტიკური გადაცემის შესაძლებლობისა, ჩვენ ჯერ არ დაგვიფიქსირებია პლანეტის ყველა ცოცხალი ორგანიზმის გენომის უნიფიცირება (ერთგვაროვნება). ბიოლოგიური სისტემის სტაბილურობა, რომელიც არის უჯრედი და ორგანიზმი, საკმარისად მაღალია, რომ შეზღუდოს არაეფექტური გენის გადაცემა. მაგრამ ამავე დროს, სწორედ ეს ტრანსფერია ბიოლოგიური ევოლუციის ინსტრუმენტი, რომელსაც მივყავართ ბიომრავალფეროვნებამდე. ასე რომ, დიდი დრო არ იქნება, სანამ დათვები ბუტებს დაემსგავსებიან, ძაღლები კი ქამელეონებს.
