نقل الجينات

تحت نقل الجينات يشير إلى النقل الاصطناعي أو الطبيعي للمادة الوراثية الأجنبية إلى خلية بويضة مخصبة. بتعبير أدق ، يتم نقل الجينات الفردية من كائن متبرع إلى كائن حي متلقي. يتم التمييز بين نقل الجينات الأفقي والعمودي. يمكن أن يتم نقل الجينات عن طريق التحويل أو الاقتران أو تعداء الجسم. العمليات التقنية ، على سبيل المثال ، الحقن المجهري أو الطريقة البيولوجية ، والمعروفة أيضًا باسم "بندقية الجينات".

ما هو نقل الجينات؟

نقل الجينات الأفقي هو عملية يتم فيها أخذ المادة الجينية أو تمريرها بدون مسارات تناسلية جنسية وبغض النظر عن حدود الأنواع. في هذه العملية ، يتم إدخال جين بخاصية معينة في الجينوم ويتم تنشيطه هناك. بتعبير أدق ، هذا يعني أن المادة الجينية لا تنتقل على طول النسب ، بينما يحدث النقل العمودي للجينات من خلال الأسلاف إلى النسل.

في نظرية التطور ، يوفر النقل الأفقي للجينات تفسيرًا لظهور الكائنات الحية الدقيقة التي تتميز بقفزات كبيرة في التطور ، على سبيل المثال. من هذا ، بدوره ، يجب التمييز بين الانتقال الرأسي كشكل خاص ، حيث تنتقل مسببات الأمراض إلى أخرى عبر التكوين الجيني لجيل مصاب.

تم إثبات النقل الأفقي في الكائنات الحية الدقيقة واللافقاريات. على سبيل المثال ، تنتشر الجينات المقاومة للمضادات الحيوية بين البكتيريا. في حالة بكتيريا Wolbachia ، من ناحية أخرى ، يتم تهريب جينوم كامل إلى خلايا ذبابة الفاكهة ، حتى لو تولت بعض الجينات وظائف معينة فيما بعد.

بسبب الانهيار السريع للحمض النووي التنسجيني خارج الخلية ، فمن غير المرجح أن يحدث نقل الجينات الأفقي في الحيوانات الميكروبيولوجية. في الغالب يحدث في المختبر. يمكن أن يؤدي ظهور مقاومات مختلفة ومسببات الأمراض وحدها إلى توفير معلومات حول نقل الجينات الذي يحدث بشكل طبيعي.

تم إثبات مثل هذا النقل الجيني ، على سبيل المثال ، في بكتيريا التربة "Agrobacterium tumefaciens" ، التي لديها القدرة على نقل الحمض النووي إلى الخلايا النباتية ، وهي العملية التي وصفها لأول مرة عالما الأحياء الجزيئية البلجيكيان مارك فان مونتاجو وجوزيف شيل في عام 1983 ، وفي بكتيريا العصا سالبة الجرام "Bartonella henselae" ، القادرة على نقل الحمض النووي إلى الخلايا حقيقية النواة عبر نظام النقل الخاص بها.

نقل الجينات العمودي ، بدوره ، هو تهجين يحدث في شخصين أو نباتين على أساس جنسي ، حيث تنتقل الجينات إلى الأجيال القادمة. ثم نتحدث عن ناقل الحركة على طول الخط الرأسي للهبوط.

على سبيل المثال ، إذا تم عبور النباتات المعدلة وراثيًا وغير المعدلة وراثيًا ، فإن النباتات غير المعدلة وراثيًا تأخذ أيضًا بنيات الجينات. يمكن أيضًا أن ينتقل إلى الكروموسومات التي بها عيوب وراثية.

في حالة الكائنات الحية الدقيقة ، يُطلق على انتقال الحمض النووي إلى النسل اسم الانتقال الرأسي. يصف هذا المصطلح أيضًا انتقال مسببات الأمراض أثناء الحمل وعملية الولادة وبعد الولادة من الأم إلى الطفل. يمكن أن تحدث الأمراض المعدية هنا ، مثل الحصبة الألمانية أو فيروس نقص المناعة البشرية.

الوظيفة والمهمة

في الهندسة الوراثية ، يُستخدم النقل الأفقي للجينات لإنشاء كائنات معدلة وراثيًا. يتضمن الإجراء طرقًا عديدة تعتمد على التغيير المعني ، على سبيل المثال ما إذا كان بدائيات النوى أو حقيقيات النوى. يصف الأول الكائنات الحية التي ليس لها نواة. هذه ، على سبيل المثال ، البكتيريا ، وبشكل أكثر دقة eubacteria و archaebacteria. تتميز بقدرة بيولوجية عالية على التكيف والتشكيل البسيط ، ولا تحتوي على ميتوكوندريا ، وجينوم خال من السيتوبلازم ، ولها مصفوفة معقدة خارج الخلية وحمض نووي إضافي.

وفقًا لذلك ، فإن حقيقيات النوى هي كائنات حية لها نواة وتتطور من بداية الخلايا التي تحتوي على نواة. يمكن أن تكون هذه بدورها جراثيم أو بيضات ملقحة. البيضة الملقحة هي خلية ثنائية الصبغيات نشأت من البويضات وخلايا الحيوانات المنوية. الجراثيم هي كائنات دقيقة مفردة أو متعددة الخلايا تتمتع بمقاومة عالية للتأثيرات البيئية.

في بدائيات النوى ، يحدث التحول والتحول والاقتران ؛ في حقيقيات النوى ، تعداء. أثناء التنبيغ ، تنقل العدوى بالعاثيات شظايا الحمض النووي بين نوعين من البكتيريا. أثناء الاقتران ، ينتقل الحمض النووي من بكتيريا إلى أخرى. أيضا من المتبرع إلى المتلقي عبر حدود الأنواع. تمتلك البكتيريا التي تعمل كمانحين عامل F الذي يجعل الاقتران ممكنًا في المقام الأول. يتم إنشاء اتصال بين البكتيريا عن طريق جسر البلازما وينقل المتبرع البلازميد إلى المتلقي. التحول ، بدوره ، هو امتصاص البكتيريا للحمض النووي الحر.

الامراض والاعتلالات

تمكن الباحثون الآن من إثبات أن التركيب الجيني البشري لم ينتقل فقط من جيل إلى آخر عبر نقل الجينات العمودي ، ولكن البشر أيضًا أخذوها من البكتيريا أثناء التطور. دخلت أكثر من مائة جين من الكائنات الحية الدقيقة الجينوم البشري عن طريق نقل الجينات الأفقي.

أثارت نتيجة البحث ضجة لأول مرة في عام 2001 ، لكنها لا تزال تعتبر مثيرة للجدل. مع توفر قاعدة بيانات أكثر شمولاً للجينوم مع تقدم السنوات ، قارن العلماء البريطانيون الجينات من أنواع ذباب الفاكهة والرئيسيات والديدان المستديرة المختلفة والبشر مع التركيب الجيني للكائنات الحية الدقيقة. كانت النتيجة عند البشر 145 جينة ، تأتي في الأصل من عالم الميكروبات وتؤدي أيضًا مهامًا مهمة ، على سبيل المثال ، تشارك في استقلاب الدهون أو في تفاعلات مناعية مختلفة.

من المحتمل أن يحدث مثل هذا النقل الجيني الأفقي في وقت لم تنقسم فيه الأنواع المختلفة بعد. في المقابل ، كان نقل الجينات بهذا الشكل موجودًا حتى يومنا هذا في الديدان المستديرة وذباب الفاكهة. لم يتم توضيح كيفية إدخال هذه البكتيريا في الجينوم البشري. أحد التفسيرات المحتملة هو الفيروسات التي كان يمكن أن تكون بمثابة وسيلة نقل.

بشكل عام ، يمكن أن يكون لنقل الجينات تأثير إيجابي على صحة الكائنات الحية من خلال جعلها محصنة ضد القابلية الخارجية ، ولكن يمكن أن يحدث العكس أيضًا ، حيث تنتقل مسببات الأمراض ، كما في حالة فيروس HI ، إلى كائن حي آخر.