क्षैतिज जीन स्थानांतरण

क्षैतिज जीन स्थानांतरण माता-पिता से संतान में वंशानुक्रम के अतिरिक्त बैक्टीरिया के बीच आनुवंशिक सामग्री का संचलन है। रूपांतरण, पारक्रमण और संयुग्मन के माध्यम से, बैक्टीरिया असंबंधित कोशिकाओं से पूरे जीन या जीन समूह प्राप्त कर सकते हैं, जिससे वे अकेले उत्परिवर्तन की तुलना में बहुत तेजी से नए लक्षण, जैसे एंटीबायोटिक प्रतिरोध या विषाणुता, प्राप्त करने में सक्षम हो जाते हैं।

Definition

क्षैतिज (या पार्श्व) जीन स्थानांतरण एक जीवाणु द्वारा किसी अन्य कोशिका से ऊर्ध्वाधर वंशानुक्रम के अलावा किसी अन्य मार्ग से आनुवंशिक सामग्री का अधिग्रहण है, मुख्य रूप से रूपांतरण, पारक्रमण या संयुग्मन के माध्यम से।

Scope

यह विषय जीवाणु जीन स्थानांतरण के तीन शास्त्रीय मार्गों, उन्हें मध्यस्थ करने वाले मोबाइल तत्वों, स्थानांतरण को सीमित करने वाली बाधाओं और विदेशी DNA प्राप्त करने के विकासात्मक परिणामों को शामिल करता है। यह विषय को एक यांत्रिक और विकासात्मक संदर्भ के रूप में मानता है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• DNA बैक्टीरिया के बीच क्षैतिज रूप से किन मुख्य तंत्रों से चलता है?
• कौन से मोबाइल आनुवंशिक तत्व कोशिकाओं के बीच जीन ले जाते हैं?
• विदेशी DNA के ग्रहण और स्थिर समावेश को कौन सी बाधाएँ प्रतिबंधित करती हैं?
• क्षैतिज स्थानांतरण जीवाणु विकास और प्रतिरोध के प्रसार को कैसे आकार देता है?

Key concepts

• रूपांतरण (मुक्त DNA का ग्रहण)
• पारक्रमण (फेज-मध्यस्थता स्थानांतरण)
• संयुग्मन (कोशिका-से-कोशिका स्थानांतरण)
• मोबाइल आनुवंशिक तत्व
• एकीकृत और संयुग्मन तत्व
• संयुग्मन प्लास्मिड
• स्थानांतरण की बाधाएँ (प्रतिबंध-संशोधन, CRISPR)
• जीनोम प्लास्टिसिटी और नवाचार

Mechanisms

क्षैतिज जीन स्थानांतरण तीन शास्त्रीय मार्गों से आगे बढ़ता है, जिनकी समीक्षा थॉमस और नील्सन ने की है। रूपांतरण में, एक सक्षम कोशिका अपने वातावरण से मुक्त DNA ग्रहण करती है। पारक्रमण में, एक जीवाणुभोजी जीवाणु DNA को पैक करता है और एक नए मेजबान में पहुंचाता है। संयुग्मन में, DNA सीधे एक दाता से एक प्राप्तकर्ता में कोशिका-से-कोशिका संपर्क के माध्यम से स्थानांतरित होता है, जो आमतौर पर संयुग्मन प्लास्मिड और एकीकृत और संयुग्मन तत्वों द्वारा संचालित होता है, जैसा कि स्मिल्ली और सहयोगियों और वोज्नियाक और वाल्डोर द्वारा वर्णित है। अधिग्रहित DNA को तब मेजबान बाधाओं से बचना चाहिए, जिसमें प्रतिबंध-संशोधन प्रणाली और CRISPR सुरक्षा शामिल है, और या तो गुणसूत्र में पुनर्संयोजन द्वारा या एक स्वायत्त प्रतिकृति के रूप में स्थायी रूप से बनाए रखा जाना चाहिए। ओचमैन और सहयोगियों ने तर्क दिया कि पूर्व-संयोजित कार्यात्मक मॉड्यूल का ऐसा स्थानांतरण जीवाणु नवाचार का एक प्रमुख स्रोत है और जीनोम में देखी गई जीन सामग्री भिन्नता का अधिकांश हिस्सा बताता है।

Clinical relevance

क्षैतिज जीन स्थानांतरण एक प्रमुख तंत्र है जिसके द्वारा रोगाणुरोधी प्रतिरोध और विषाणुता जीन बैक्टीरिया के बीच फैलते हैं, जिसमें प्रजातियों के बीच भी शामिल है, जो इसे प्रतिरोधी रोगजनकों के उद्भव को समझने के लिए केंद्रीय बनाता है। यह प्रविष्टि तंत्रों की व्याख्या करती है और नैदानिक निर्णयों का आधार नहीं है।

History

ग्रिफ़िथ के रूपांतरण प्रयोगों और बाद में DNA को रूपांतरित सिद्धांत के रूप में पहचानने से पहली बार यह प्रदर्शित हुआ कि बैक्टीरिया अन्य कोशिकाओं से वंशानुगत लक्षण प्राप्त कर सकते हैं। संयुग्मन और पारक्रमण की खोज ने स्थानांतरण मार्गों की तिकड़ी को पूरा किया, और तुलनात्मक जीनोमिक्स, जिसे ओचमैन और सहयोगियों द्वारा संश्लेषित किया गया था, ने क्षैतिज स्थानांतरण को जीवाणु जीनोम को आकार देने वाली एक व्यापक शक्ति के रूप में स्थापित किया।

Debates

जीवाणु विकास का कितना हिस्सा क्षैतिज स्थानांतरण बनाम ऊर्ध्वाधर वंशानुक्रम द्वारा संचालित होता है?

तुलनात्मक जीनोमिक्स वंशावली में व्यापक जीन अधिग्रहण को दर्शाता है, जिससे यह सवाल उठता है कि जब जीनोम के बड़े हिस्से को क्षैतिज रूप से अधिग्रहित किया जा सकता है तो 'जीवन के एक वृक्ष' जीवाणु संबंधों को कितनी मज़बूती से पकड़ता है।

Key figures

• Frederick Griffith
• Joshua Lederberg
• Howard Ochman
• Matthew Waldor

Seminal works

• ochman-2000
• thomas-2005
• frost-2005

Frequently asked questions

बैक्टीरिया जीन को क्षैतिज रूप से स्थानांतरित करने के तीन मुख्य तरीके क्या हैं?

रूपांतरण (पर्यावरण से मुक्त DNA का ग्रहण), पारक्रमण (एक जीवाणुभोजी द्वारा किया गया स्थानांतरण), और संयुग्मन (संपर्क में कोशिकाओं के बीच सीधा स्थानांतरण, आमतौर पर एक संयुग्मन प्लास्मिड या तत्व के माध्यम से)।

एंटीबायोटिक प्रतिरोध के लिए क्षैतिज जीन स्थानांतरण क्यों मायने रखता है?

यह प्रतिरोध जीन को बैक्टीरिया के बीच, प्रजातियों सहित, स्थानांतरित करने देता है, इसलिए एक जीव में उत्पन्न होने वाला प्रतिरोध लक्षण केवल कोशिका विभाजन के माध्यम से विरासत में मिले बिना व्यापक रूप से फैल सकता है।