הבדל מפתח - העברת גנים אנכית לעומת אופקית
העברת גנים מתייחסת לתהליך המעביר או מחליף חומר גנטי בין אורגניזמים. DNA הנושא גנים פונקציונליים מוחלף בין אורגניזמים וגורם לשינוי בהרכב הגנומי שלהם. זה יכול להתרחש בשני סוגים בשם העברת גנים אנכית והעברת גנים אופקית. העברת גנים אופקית מתייחסת לתהליך שבו חומר גנטי מועבר בין פרטים שאינם קשורים. העברת גנים אנכית מתייחסת לתהליך שבו גנים מועברים מההורה לצאצאיהם. זהו ההבדל העיקרי בין העברת גנים אנכית ואופקית.העברת גנים אנכית נפוצה בקרב אורגניזמים בעוד שהעברת גנים אופקית פחות נפוצה.
מהי העברת גנים אנכית?
העברת גנים אנכית היא שיטה להעברת גנים מהורה לצאצאיהם. זה יכול להתרחש באמצעות רבייה מינית או רבייה א-מינית או מנגנונים מלאכותיים. תהליך זה הוא מנגנון נפוץ המתרחש בין אורגניזמים קשורים. גנומים מועברים מדור אחד לדור הבא מתרחשת באמצעות העברת גנים אנכית באורגניזמים חיים באופן טבעי. בתוכניות גידול צמחים, העברת גנים אנכית נעשית בכוונה כדי להעביר גנים חשובים לדור F1. שני צמחים חוצים מינית כדי לערבב את הגנים שלהם ולעבור לדור הבא. על ידי כך, ניתן לאחסן מאפיינים יקרי ערך בצאצאים המאפשרים מחזור בדורות הבאים.
בחיידקים, שיטת הרבייה הא-מינית הנפוצה ביותר היא ביקוע בינארי. ביקוע בינארי מביא לשני תאים חיידקיים זהים.זוהי דוגמה לשיטת העברת גנים אנכית של חיידקים. בבני אדם, המחלה הנקראת איידס מועברת מהורה האם לתינוק עקב העברת גנים אנכית.
איור 01: העברת גנים אנכית של חיידקים במהלך ביקוע בינארי
מהי העברת גנים אופקית?
העברת גנים אופקית היא מנגנון שבו חומר גנטי מועבר בין אורגניזמים שאינם קשורים. זה ידוע גם כהעברת גנים לרוחב. זה מתרחש בין גנומים שונים כמו בין מינים שונים. אורגניזמים רוכשים מאפיינים שונים באמצעות העברת גנים. העברת גנים אופקית שונה מהגן שמעביר מהורה לצאצאים.
העברת גנים אופקית נעשית קלה בגלל מספר סוגים של דנ א שנמצאים בידי אורגניזמים.הם בעיקר אלמנטים גנטיים ניידים כמו טרנספוזונים (גנים קופצים), פלסמידים (DNA מעגלי לא כרומוזומלי) ובקטריופאג'ים (חיידקים המדביקים וירוסים). זה מתרחש באמצעות מספר מנגנונים כדלקמן.
מנגנוני העברת גנים אופקיים
טרנספורמציה
פרוקריוטים מסוגלים לקלוט DNA חופשי בצורה של פלסמידים במיוחד.
צימוד חיידקים
מצב של רבייה מינית המתרחשת בין שני תאים מחוברים זמניים. במהלך הצמידות, פלסמידים F מועברים מתורם למקבל וכתוצאה מכך העברת חומר גנטי בין שני אורגניזמים כפי שמוצג באיור 02. זהו המנגנון העיקרי הכרוך בהעברת גנים אופקית.
Transduction
Bacteriophage מסוגל להזריק את ה-DNA שלו לחיידק כשהוא נגוע, מה שגורם להעברת גנים בין שני חיידקים במהלך ההדבקה השנייה. זה מתרחש באמצעות שני תהליכים בשם התמרה כללית ומתמחה.
שימושים בהעברת גנים אופקית
העברת גנים אופקית משמשת בהנדסה גנטית. DNA זר יכול להיות משולב מחדש או להחדיר לתוך הגנום של האורגניזם המקבל בהעברת גנים אופקית. זה מאפשר למקבלים לרכוש תכונות חדשות החשובות לצמיחה ולהישרדות. העברת גנים אופקית חשובה ביותר בהסתגלות ובאבולוציה של פרוקריוטים ואיקריוטים כאחד. תכונות חיוביות מסוננות באמצעות ברירה טבעית ותורמות לאבולוציה. חלק מהאורגניזמים רוכשים גנים בעלי ערך להסתגלות ואבולוציה באמצעות העברת גנים אופקית. לדוגמה, רכישת עמידות אנטיביוטית על ידי חיידקים היא תוצאה של העברת גנים אופקית.
העברת גנים אופקית היא המועדפת ביותר בקרב טקסונים קרובים יותר מאשר מינים שונים מאוד. זה יכול להתרחש גם בין חיידקים השוכנים באותה מיקרו-סביבה.
איור 02: העברת גנים אופקית של חיידקים במהלך צימוד
מה ההבדל בין העברת גנים אנכית ואופקית?
העברת גנים אנכית לעומת אופקית |
|
| העברת גנים אנכית מתייחסת לתהליך המעביר חומר גנטי מהורה לצאצאים על ידי רבייה. | העברת גנים אופקית מתייחסת לתהליך המעביר חומר גנטי בין אורגניזמים לא קשורים. |
| שיטות | |
| זה יכול להתרחש באמצעים מיניים, א-מיניים או מלאכותיים. | טרנספורמציה, התמרה וצימוד חיידקים הם מנגנונים המעורבים בהעברת גנים אופקית. |
| התרחשות | |
| זה תהליך נפוץ. | זה תהליך פחות נפוץ. |
| תלות ב-DNA נייד | |
| זה לא תלוי באלמנטים גנטיים ניידים. | זה אפשרי בגלל רכיבי DNA ניידים כגון טרנספוזונים, פלסמידים, בקטריופאג'ים. |
סיכום – העברת גנים אנכית לעומת אופקית
העברת גנים יכולה להתרחש בין אנשים קשורים ואנשים שאינם קשורים. ישנם שני סוגים עיקריים של העברת גנים בשם אנכי ואופקי. העברת גנים אנכית מתרחשת מהורה לצאצאים. במהלך רבייה או חציית צמחים, גנים מועברים מההורים לצאצאים. העברת גנים אופקית מתרחשת בין מינים שונים שאינם קשורים.זה לא אפשרי כהעברת גנים אנכית. עם זאת, בשל רכיבי DNA ניידים כגון פלסמידים, גנים קופצים ובקטריופאג'ים, גנים מחליפים בין אורגניזמים בצורה אופקית באמצעות צימוד, התמרה וטרנספורמציה. העברת גנים אופקית שכיחה בחיידקים ובארכאות מאשר באוקריוטים. זה ההבדל בין העברת גנים אנכית ואופקית.
