גֵן העברה מתייחסת להעברה מלאכותית או טבעית של חומר גנטי זר לביצית מופרית. ליתר דיוק, גנים בודדים מועברים מאורגניזם תורם לאורגניזם מקבל. מבדילים בין אופקי לאנכי גֵן לְהַעֲבִיר. גֵן העברה יכולה להתרחש על ידי טרנספורמציה, צמידה או תרביות תאים. שיטות טכניות הן, למשל, הזרקת מיקרו או השיטה הביולוגית, המכונה גם "אקדח גנים".
מהי העברת גנים?
העברת גנים מתייחסת להעברה מלאכותית או טבעית של חומר גנטי זר לביצית מופרית. העברת גנים אופקית היא תהליך שבו חומר גנטי נלקח או מועבר ללא מסלולי רבייה מינית וללא קשר לגבולות המינים. בתהליך זה מוחדר גן עם תכונה ספציפית לגנום ומופעל שם. ליתר דיוק, המשמעות היא שחומר גנטי אינו מועבר לאורך שושלת, ואילו העברת גנים אנכית מתרחשת דרך אבות קדומים לצאצאים. בתיאוריה האבולוציונית, העברת גנים אופקית מספקת הסבר להופעתם של מיקרואורגניזמים, למשל, המאופיינים בקפיצות אבולוציוניות חזקות. שידור אנכי, בו פתוגנים מועברים לדור אחר באמצעות החומר הגנטי של דור נגוע, יש להבדיל מכך כצורה מיוחדת. במיקרואורגניזמים וחסרי חוליות, מתועדת העברה אופקית. בין בקטריה, למשל, גנים עמידים בפני אַנְטִיבִּיוֹטִיקָה התפשטות. בוולבאכיה בקטריהמצד שני, גנום שלם מועבר לתאים של זבוב פרי, גם אם רק חלק מהגנים משתלטים אחר כך על פונקציות מסוימות. בגלל הפירוק המהיר של ה- DNA הטנזני מחוץ לתא, סביר להניח שהעברת גנים אופקית תתרחש בחי המיקרוביולוגי. בעיקר זה מתקיים במעבדה. עם זאת, הופעתן של התנגדויות שונות ו פתוגנים לבדו יכול לספק מידע על העברת גנים באופן טבעי. העברת גנים כזו הודגמה, למשל, בחיידק האדמה Agrobacterium tumefaciens, שיש לו יכולת להעביר DNA לתאי צמח, תהליך שתואר לראשונה על ידי הביולוגים המולקולריים הבלגיים מארק ואן מונטגו ויוזף שלל בשנת 1983 ובגרם. -חיידק מוטות שלילי Bartonella henselae, אשר מסוגל להעביר DNA לתאים אוקריוטיים באמצעות מערכת התחבורה שלו. העברת גנים אנכית, בתורו, היא מעבר שמתרחש בין שני פרטים או צמחים על בסיס מיני, לפיו גנים מועברים לדורות הבאים. אנו מדברים על העברה לאורך השושלת האנכית. לדוגמא, אם עוברים צמחים מהונדסים ולא מהונדסים, גם הלא-מהונדס קולט את מבני הגנים. כמו כן, זה יכול להיות עניין של העברה ל הכרומוזומים שיש בהם מומים גנים. במיקרואורגניזמים, ירושת ה- DNA לצאצאים נקראת העברה אנכית. מונח זה, בתורו, מתאר בנוסף את העברת פתוגנים בְּמַהֲלָך הֵרָיוֹן, תהליך לידה ואחרי הלידה על ידי האם לילד. מחלות זיהומיות יכול להתרחש כאן, למשל אדמת או HIV.
פונקציה ומשימה
In הנדסה גנטית, העברת גנים אופקית משמשת ליצירת אורגניזמים מהונדסים גנטית. התהליך כולל שיטות רבות בהתאם לשינוי המסוים, כגון אם מדובר בפרוקריוטה או באיקריוטה. הראשון מתייחס לאורגניזמים שאין להם גרעין תא. אלה למשל בקטריה, ליתר דיוק אבובקטריה וארכיבקטריה. הם מאופיינים על ידי יכולת הסתגלות ביולוגית גבוהה ומורפולוגיה פשוטה, אין המיטוכונדריה, גנום חופשי בציטופלזמה, בעל מטריצה חוץ-תאית מורכבת ו- DNA נוסף. בהתאם לכך, אוקריוטים הם אורגניזמים שיש להם גרעין ומתפתחים מתאים ראשוניים המכילים גרעין. אלה, בתורם, עשויים להיות נבגים או זיגוטות. זיגוטה היא תא דיפלואידי שנוצר מביצה ו זרע תָא. נבגים הם מיקרואורגניזמים חד תאיים או רב תאיים עם עמידות גבוהה בפני השפעות סביבתיות. בפרוקריוטים מתרחשים טרנספורמציה, התמרה וצמידה; ב eukaryotes, transfection מתרחשת. בהעברה, שברי דנ"א מועברים בין שני חיידקים על ידי זיהום בבקטריופאגים. בצמידה, דנ"א מועבר מחיידק אחד למשנהו. אפילו מתורם למקבל מעבר לגבולות המינים. חיידקים הפועלים כתורמים הם בעלי גורם ה- F המאפשר מלכתחילה את הצמידה. באמצעות גשר פלזמה נוצר קשר בין החיידקים והתורם מעביר את הפלסמיד למקבל. טרנספורמציה, בתורם, היא צריכת DNA חופשי על ידי חיידקים.
מחלות והפרעות
כעת החוקרים הצליחו להוכיח כי חומר גנטי אנושי לא הועבר רק מדור לדור באמצעות העברת גנים אנכית, אלא שבני אדם אימצו אותו גם מחיידקים במהלך האבולוציה. לפיכך, יותר ממאה גנים ממיקרואורגניזמים נכנסו לגנום האנושי באמצעות העברת גנים אופקית. תוצאת המחקר עוררה סערה לראשונה בשנת 2001, אך עדיין נחשבה שנויה במחלוקת. ככל שהתקדמו השנים, סוף סוף זמין מאגר גנום נרחב יותר, ומדענים בריטים השוו גנים ממיני זבובי פרי, פרימטים, נמטודות שונות ובני אדם עם חומר תורשתי מהמיקרואורגניזמים. במקרה של בני אדם, התוצאה הייתה 145 גנים שמקורם בעולם המיקרוביאלי שממלאים גם פונקציות חשובות, כמו מעורבות מטבוליזם של שומן או בתגובות חיסוניות שונות. העברת גנים אופקית כזו התרחשה ככל הנראה בתקופה בה המינים השונים טרם התפצלו. לעומת זאת, בנמטודות ובזבובי פירות, העברת גנים בצורה זו קיימת עד היום. עם זאת, טרם ניתן היה להבהיר כיצד התרחשה הברחת חיידקים מסוג זה לגנום האנושי. הסבר אפשרי אחד הוא וירוסים, שיכול היה לשמש כמובילים. באופן כללי, להעברת גנים יכולה להיות השפעה חיובית על ה- בריאות של אורגניזמים על ידי הפיכתם לחסינים מפני רגישויות חיצוניות, אך ההיפך יכול להתרחש גם לפיו פתוגנים, כמו במקרה של HIV, מועברים לאורגניזם אחר.
