水平遺伝子伝達機構とその例

の 水平遺伝子導入 または側方遺伝子移入は生物間の遺伝物質の交換であり、それは父から息子には起こりません。この事象は同世代の個体間で起こり、単細胞または多細胞の存在で起こり得る.

水平移動は、３つの主なメカニズム：接合、形質転換および形質導入を介して起こる。最初のタイプでは、長い断片のDNAを交換することが可能ですが、最後の2つでは、移動は遺伝物質の小さなセグメントに制限されます。.

反対の概念は転送です。垂直遺伝情報は有機体からその子孫に伝わる。このプロセスは、植物や動物などの真核生物に広く見られます。対照的に、水平移動は微生物では一般的です.

真核生物では、水平移動はそれほど一般的ではありません。しかし、ウイルスによって特定の遺伝子を得た人の祖先を含む、この現象の交換の証拠があります。.

索引

水平遺伝子導入とは?

生殖中、真核生物は、垂直遺伝子導入として知られるプロセスで、ある世代からその子孫（子孫）に遺伝子を渡します。原核生物もこのステップを実行しますが、核分裂現象または他のメカニズムによる無性生殖を通じて.

しかし、原核生物では、水平遺伝子伝達と呼ばれる遺伝物質を交換する別の方法があります。ここでは、DNAフラグメントは同世代の生物間で交換され、ある種から別の種に伝わることがあります。.

水平移動は細菌間で比較的一般的です。抗生物質に対する耐性を引き起こす遺伝子の例を見てください。これらの重要なDNA断片は通常、異なる種の細菌間で運ばれます.

前記メカニズムは、感染症を治療するときに重大な医学的合併症を想定する.

水平移動によってDNAを交換することができる3つの基本的なメカニズムがあります。これらは接合、形質転換および形質導入です.

接合による遺伝子導入は、2つの細菌間の直接接触を伴う唯一のタイプです.

しかし、それは性的繁殖による遺伝子交換（通常は関与する生物間の接触がある場合）と比較されるべきではありません。プロセスが非常に異なるからです。主な違いは減数分裂の欠如です。.

接合中、ある細菌から別の細菌への遺伝物質の通過は、ピリと呼ばれる構造によって確立された物理的接触によって行われる。これは交換が行われるコネクションブリッジとして機能します。.

バクテリアは性別に分化しませんが、それはF因子として知られる小さな環状DNAを持っている生物にとって「男性」として知られています（繁殖力f）。これらの細胞は接合中のドナーであり、そしてそれらは因子を欠く他の細胞に材料を通過させる。.

F因子DNAは約40個の遺伝子で構成されており、これが性的因子の複製と性的ピリ線毛の合成を制御します。.

接合プロセスの最初の証拠はLederbergとTatumの実験から来ています、しかしそれは接触が転送のために必要であることを最終的に証明したのはBernard Davisでした.

形質転換は、宿主細菌の近くの環境にある裸のＤＮＡ分子の取り込みを含む。このDNA断片は他の細菌に由来します.

細菌集団は通常形質転換を受けるので、このプロセスは自然に実施することができる。同様に、形質転換を実験室でシミュレートして、細菌に外側に見いだされる目的のＤＮＡを取り込ませることができる。.

理論的には、任意のDNA断片を取得することができます。しかしながら、このプロセスは小分子を含むことが観察されている。.

最後に、形質導入のメカニズムは、ドナー細菌からレシピエントにDNAを運搬するファージ（ウイルス）によって起こる。前の場合と同様に、DNAを運ぶウイルスの能力は限られているので、移されるDNAの量は比較的少ないです。.

通常、このメカニズムは系統発生的に近いバクテリアに限定されています、なぜならDNAを運ぶウイルスはバクテリアの特定の受容体に結合して物質を注入することができるからです。.

エンドヌクレアーゼは、内側からポリヌクレオチド鎖内のホスホジエステル結合を切断する能力を有する酵素であり、それがそれらが「エンド」として知られる理由である。これらの酵素はどこにも切断せず、制限部位と呼ばれる特定の部位を持っています。.

EcoRI酵素のアミノ酸配列（ 大腸菌）とRSRI（ Rhodobacter sphaeroides）互いにほぼ５０％同一であるほぼ３００個のアミノ酸残基の配列を有する。これは明らかに密接な進化的関係を示す。.

しかしながら、他の分子的および生化学的特性の研究のおかげで、これら2つの細菌は非常に異なっており、系統発生的観点からは非常に無関係です。.

さらに、酵素ＥｃｏＲＩをコードする遺伝子は、通常使用されるものとは異なる非常に特異的なコドンを使用する。 大腸菌, その遺伝子はこの細菌に由来していないことが疑われる.

1859年、イギリスの自然主義者チャールズ・ダーウィンは、自然選択による進化論によって生物科学に革命をもたらしました。彼の象徴的な本で, 種の起源, ダーウィンは、種の間に存在する系譜関係を説明するために生命の木の比喩を提案.

今日、系統学はそのような比喩の正式な表現であり、遺伝情報の伝達は親から子へ垂直に起こると仮定されています。.

多大な不便を伴わずにこのビジョンを多細胞生物に適用することができ、ダーウィンが提案しているように分岐パターンを得るでしょう。.

しかしながら、融合のない枝のこの表現は微生物に適用するのが難しい。異なる原核生物のゲノムを比較すると、系統間に広範な遺伝子導入があることは明らかです。.

このように、水平方向の遺伝子導入が普及しているため、関係のパターンはより枝分かれしたネットワークであることがわかります。.