انتقال الجينات الأفقي
انتقال الجينات الأفقي هو حركة المادة الوراثية بين الكائنات الحية بطرق أخرى غير الوراثة من الوالدين إلى النسل، وهي عملية تجعل الجينومات البكتيرية ديناميكية بشكل ملحوظ.
Definition
انتقال الجينات الأفقي هو اكتساب كائن حي للمادة الوراثية من مصدر آخر غير والديه، ويشمل التحول والتحويل والاقتران في بدائيات النوى.
Scope
يغطي هذا الموضوع الآليات الرئيسية الثلاث لانتقال الجينات في بدائيات النوى: التحول الطبيعي (natural transformation)، حيث تمتص الخلايا الحمض النووي الحر؛ والتحويل (transduction)، حيث تحمل العاثيات البكتيرية (bacteriophages) الحمض النووي بين الخلايا؛ والاقتران (conjugation)، حيث يمر الحمض النووي من خلال الاتصال المباشر بين الخلايا. كما يتناول إعادة تركيب الحمض النووي المنتقل والعواقب التطورية والتطبيقية لتدفق الجينات بين الميكروبات.
Core questions
- ما هي الآليات الرئيسية التي تتبادل بها البكتيريا الحمض النووي؟
- كيف يتم دمج الحمض النووي المنتقل بشكل مستقر في جينوم الخلية المستقبلة؟
- لماذا يسرع انتقال الجينات الأفقي من التطور الميكروبي؟
- كيف يساهم انتقال الجينات في انتشار المقاومة والضراوة؟
Key concepts
- التحول الطبيعي والكفاءة
- التحويل بواسطة العاثيات البكتيرية
- الاقتران وعامل F
- إعادة التركيب المتماثل للحمض النووي المنتقل
- تدفق الجينات والتطور الميكروبي
Key theories
- آليات التبادل الجيني
- تكتسب البكتيريا الجينات عن طريق التحول والتحويل والاقتران، وهي ثلاث طرق متميزة تسمح للحمض النووي بالانتقال بين الخلايا ودمجه عن طريق إعادة التركيب، مما يوفر تنوعًا مستقلاً عن الوراثة العمودية.
Mechanisms
في التحول، تمتص الخلايا الكفؤة الحمض النووي الحر من البيئة وتدمجه عن طريق إعادة التركيب. في التحويل، تقوم العاثية البكتيرية بتعبئة الحمض النووي للمضيف وتوصيله إلى خلية جديدة أثناء العدوى. في الاقتران، تنقل الخلية المانحة الحمض النووي، غالبًا بلازميد، إلى خلية مستقبلة عبر زائدة متخصصة واتصال مباشر. في كل حالة، قد يتم الاحتفاظ بالحمض النووي الوارد على بلازميد أو إعادة دمجه في الكروموسوم.
Clinical relevance
يُعد انتقال الجينات الأفقي طريقًا رئيسيًا لانتشار مقاومة المضادات الحيوية وجينات الضراوة بين البكتيريا، بما في ذلك بين الأنواع المختلفة، ويُستغل أيضًا كأداة لإدخال الحمض النووي إلى الميكروبات في الأبحاث والتكنولوجيا الحيوية.
History
أثبتت تجارب التحول التي أجراها فريدريك جريفيث عام 1928 والتحديد اللاحق للحمض النووي كمبدأ للتحول، بالإضافة إلى اكتشاف ليدربيرغ وتاتوم للاقتران عام 1946 ووصف التحويل، أن البكتيريا تتبادل الجينات بعدة آليات متميزة.
Key figures
- Frederick Griffith
- Joshua Lederberg
- Edward Tatum
Related topics
Seminal works
- madigan2018
- willey2020
Frequently asked questions
- كيف يختلف انتقال الجينات الأفقي عن الوراثة الطبيعية؟
- الوراثة الطبيعية، أو العمودية، تنقل الجينات من خلية والدية إلى نسلها أثناء التكاثر. أما انتقال الجينات الأفقي فينقل الجينات بين الكائنات الحية التي ليست والدين ونسل، لذا يمكن للبكتيريا أن تكتسب جينات جديدة من خلايا غير مرتبطة بها.