Kas ir horizontālā gēnu pārnešana?

Lielākā daļa eikariotu organismu iegūst ģenētisko materiālu galvenokārt ar vertikālu gēnu pārnesi, kuras laikā notiek DNS rekombinācija. Turpretim tiek uzskatīts, ka horizontālā gēnu pārnese ir visizplatītākais veids, kā vienšūnas organismi, jo īpaši baktērijas, iegūst jaunu ģenētisko materiālu. Tas ir svarīgi, jo baktērijas vairojas bez seksuālās rekombinācijas; tāpēc horizontālā pārnese ļauj baktēriju sugām saglabāt daudzveidību.

Horizontālā gēnu pārnese baktērijās ir izplatīta parādība. Ir trīs veidi, kā baktērijas var apmainīties ar ģenētisko materiālu horizontāli. Visi trīs no tiem rodas dabiski, un tos var veikt arī laboratorijā, lai ģenētiski modificētu baktērijas ar jaunām īpašībām, piemēram, spēju sintezēt svešzemju proteīnus.

Transformācija ir process, kurā baktērijas uzņem kailas DNS vai RNS molekulas un ekspresē tās šūnā. Transdukcijā ģenētisko materiālu pārnes bakteriofāgi, kas ir vīrusi, kas inficē baktērijas. Visbeidzot, notiek baktēriju konjugācija, kurā ģenētiskais materiāls, bieži vien plazmīdas, tiek pārnests caur starpšūnu kontaktu. Konjugāciju veic transpozoni un plazmīdas, divu veidu ģenētiskais materiāls, kas atšķiras no baktēriju genoma un ir no tā neatkarīgi.

Ir daži pierādījumi, ka vīrusi var arī pārraidīt ģenētisko informāciju, izmantojot horizontālu gēnu pārnesi. Viens no spēcīgākajiem rādītājiem ir vīrusi, ko sauc par Mimivirus, Mamavirus un Sputnik. Gan Mimivirus, gan Mamavirus ir zināmi Sputnik saimnieki, un neliels skaits gēnu ir kopīgi visām trim sugām. Tiek uzskatīts, ka Sputnik pārnesa gēnus starp diviem saimniekvīrusiem kādā brīdī šo trīs organismu evolūcijas vēsturē.

Atsevišķi eikarioti, tostarp sēņu, kukaiņu un augu sugas, arī iesaistās horizontālā gēnu pārnesē. Viens no vispazīstamākajiem piemēriem ir horizontāla ģenētiskā pārnese starp baktērijām un Saccharomyces cerevisiae, rauga sugu. Vēl viens ģenētiskās pārneses piemērs starp eikariotiem ir azuki pupiņu vabole un baktērija, ko sauc par Wolbachia. Augu pasaulē augu dzimtas, ko sauc par Rafflesiaceae, parazīti ir nodevuši ģenētisko informāciju saviem saimniekiem, un aļģu suga ir nodevusi ģenētisko materiālu jūras gliemežu sugai, kas medī aļģes.