ген трансфер се отнася до изкуствен или естествен трансфер на чужд генетичен материал към оплодено яйце. По-точно, отделни гени се прехвърлят от донорен организъм в организъм реципиент. Прави се разлика между хоризонтална и вертикална ген трансфер. ген трансферът може да стане чрез трансформация, конюгация или трансфекция. Техническите методи са например микроинжектирането или биолистичният метод, наричан още „генна пушка“.
Какво е трансфер на гени?
Генетичният трансфер се отнася до изкуствен или естествен трансфер на чужд генетичен материал към оплодено яйце. Хоризонталният генен трансфер е процес, при който генетичният материал се поема или предава без сексуални репродуктивни пътища и независимо от видовите граници. В този процес ген със специфично свойство се въвежда в генома и се активира там. По-точно, това означава, че генетичният материал не се пренася по линия, докато вертикалният генен трансфер се осъществява чрез предци към потомци. В еволюционната теория хоризонталният генен трансфер дава обяснение за появата на микроорганизми, например, които се характеризират със силни еволюционни скокове. Вертикално предаване, при което патогени се предават на друго поколение чрез генетичния материал на заразено поколение, трябва да се разграничат от това като специална форма. При микроорганизмите и безгръбначните се документира хоризонтално пренасяне. Между бактериинапример гени, които са устойчиви на антибиотици разпространение. Във Волбахия бактерии, от друга страна, цял геном се прехвърля в клетките на плодова муха, дори ако по-късно само някои от гените поемат определени функции. Поради бързото разлагане на тансгенната ДНК извън клетката, в микробиологичната фауна е малко вероятно хоризонтален трансфер на гени. Най-вече се провежда в лабораторията. Появата на различни съпротивления и патогени сам би могъл да предостави информация за естествен генен трансфер. Такъв генен трансфер е демонстриран например в почвената бактерия Agrobacterium tumefaciens, която има способността да пренася ДНК в растителни клетки, процес, описан за първи път от белгийските молекулярни биолози Марк Ван Монтагу и Йозеф Шел през 1983 г. и в Gram -негативна пръчковидна бактерия Bartonella henselae, която е способна да прехвърля ДНК в еукариотни клетки чрез собствена транспортна система. Вертикалният генен трансфер от своя страна е кръстосване, което се извършва между два индивида или растения на полова основа, при което гените се предават на следващите поколения. Тогава говорим за предаване по вертикалната линия. Например, ако се кръстосват трансгенни и нетрансгенни растения, нетрансгенните също вземат конструкциите на гените. По същия начин може да става въпрос за предаване на хромозоми които имат генни дефекти. При микроорганизмите наследяването на ДНК към потомството се нарича вертикално предаване. Този термин от своя страна допълнително описва предаването на патогени по време на бременност, процес на раждане и след раждане от майката на детето. Инфекциозни заболявания може да възникне тук, напр рубеола или ХИВ.
Функция и задача
In генното инженерство, хоризонталният генен трансфер се използва за създаване на генетично модифицирани организми. Процесът включва множество методи в зависимост от конкретната модификация, като например дали е прокариот или еукариот. Първият се отнася до организми, които нямат клетъчно ядро. Това са напр бактерии, по-точно еубактерии и архебактерии. Те се характеризират с висока биологична адаптивност и проста морфология, нямат митохондрии, свободен от геном в цитоплазмата, имат сложен извънклетъчен матрикс и допълнителна ДНК. Съответно еукариотите са организми, които имат ядро и се развиват от съдържащи ядро първоначални клетки. Това от своя страна могат да бъдат спори или зиготи. Зигота е диплоидна клетка, която е възникнала от яйцеклетка и сперма клетка. Спорите са едноклетъчни или многоклетъчни микроорганизми с висока устойчивост на влияния на околната среда. При прокариотите се случва трансформация, трансдукция и конюгация; при еукариотите настъпва трансфекция. При трансдукция ДНК фрагментите се прехвърлят между две бактерии чрез инфекция с бактериофаги, В конюгация ДНК се прехвърля от една бактерия в друга. Дори от донор до реципиент през видови граници. Бактериите, които действат като донори, имат фактора F, който прави конюгацията възможна на първо място. С помощта на плазмен мост се създава връзка между бактериите и донорът прехвърля плазмида на реципиента. Трансформацията от своя страна е поглъщането на свободна ДНК от бактериите.
Болести и разстройства
Сега изследователите са успели да докажат, че човешкият генетичен материал не е бил прехвърлен само от едно поколение на следващото чрез вертикален трансфер на гени, но че хората са го приели и от бактерии по време на еволюцията. По този начин повече от сто гена от микроорганизми са влезли в човешкия геном чрез хоризонтален генен трансфер. Резултатът от изследването за пръв път предизвика раздвижване през 2001 г., но все още се счита за противоречив. С напредването на годините най-накрая се появи по-обширна база данни за генома и британски учени сравниха гени от видове плодови мухи, примати, различни нематоди и хора с наследствен материал от микроорганизмите. В случая на хората резултатът беше 145 гена, които произхождат от микробния свят и които също изпълняват важни функции, като например да участват в метаболизъм на мазнините или при различни имунни реакции. Такъв хоризонтален генен трансфер вероятно се е случил във време, когато различните видове все още не са се разделили. За разлика от тях, при нематодите и плодовите мухи, трансферът на гени в тази форма съществува и до днес. Все още обаче не е възможно да се изясни как се е извършил контрабандата на такива бактерии в човешкия геном. Едно от възможните обяснения е вируси, които биха могли да служат като превозвачи. Като цяло, генният трансфер може да има както положителен ефект върху здраве на организмите, като ги направи имунизирани срещу външна чувствителност, но може да се получи и обратното, при което патогените, както в случая с ХИВ, се предават на друг организъм.
