Yatay gen aktarımı, yani ebeveynlerden yavrulara değil gibi bir olgunun keşfedilmesinden bu yana, gezegenimizdeki tüm canlılar dünyası tek bir bilgi sistemi olarak temsil edilmektedir. Ve bu sistemde, bir türün diğerinden başarılı bir evrimsel icadı ödünç almak mümkün hale gelir. Dikey ve yatay gen transferi nedir, bu sürecin mekanizmaları nelerdir ve organik dünyadan örnekler - tüm bunlar yazının devamı.
Komşu genleri
Genlerimizi ebeveynlerimizden aldığımızı herkes bilir. Ve onlar ebeveynlerinden. Bu dikey transferdir. Ve aniden, hayatta kalma veya adaptasyon için yararlı olduğu ortaya çıkan ve popülasyonun genomunda bir yer edinen bir mutasyon meydana gelirse, o zaman türler var olma mücadelesinde avantajlar elde edecektir.
Aynı zamanda kişinin kendi genleri vardır,yaprak bitlerinin kendilerine ait ve köpekbalıklarının kendilerine ait. Türler arasına girmeleri neredeyse imkansızdır. Ama bazen olur - bu yatay gen transferidir.
Modern genetik mühendisliğinin yaptığı budur. Genetiği değiştirilmiş organizmalar, bu tür gen transferinin sonucudur (örneğin, yukarıdaki fotoğraftaki parlak tardigrad). Ancak doğada bu fenomen uzun süredir var.
Meselenin özü
Dikey gen transferi, kalıtsal materyalin ebeveyn formlarından yavru organizmalara aktarılması olgusudur.
Yatay gen transferi, genlerin bir yetişkin organizmadan diğerine aktarılmasının doğal bir durumudur. Aynı zamanda, iki organizma nesnel olarak var olur ve bazen farklı biyolojik türlere aittirler.
Bakterilerde yatay gen transferine bir örnek, direnç genlerinin bir bakteri türünden diğerine transferidir.
Gerekli koşullar
Bu fenomeni anlamak için, prensipte böyle bir aktarımın mümkün olduğu koşulları bilmek gerekir, yani:
- Genlerin bir hücreden diğerine, bir organizmadan diğerine "taşınması" için bir aracıya ihtiyaç vardır.
- Yabancı genlerin konağın gen setine eklenmesine izin verecek moleküler bir mekanizma olmalı.
Bu koşullar, retrovirüsler ve diğer transpozonlar (DNA elemanları) tarafından pekâlâ yerine getirilebilir. Ve genetik mühendisliğinin bugün benimsediği tam da bu tür yatay gen transferi yöntemleridir.
Yine deBugün, bu tür gen transferinin mekanizmaları sadece araştırılmaktadır; virüslere ek olarak, bu tür transfer, vücuda basit bir giriş yoluyla veya parazitik organizmalarla giren deoksiribonükleik asitlerin (transpozonlar) serbest bölümlerinin yardımıyla da gerçekleşebilir. İkincisi, yalnızca konağın genetik aygıtını değil, aynı zamanda biyosenoz sistemindeki ekolojik yerini de değiştirebilir.
Arkaplan
İlk olarak 1959'da Japonya'da tanımlanan farklı bakteri suşları arasında antibiyotik direnç genlerinin transferiydi.
Daha 1990'ların ortalarında, moleküler biyologlar prokaryotlarda ve ökaryotlarda yatay gen transferinin gezegenimizdeki yaşamın evrimsel gelişiminde rol oynadığını kanıtladılar.
2010 yılında, Profesör Cedric Feschott tarafından opossum ve saimiri maymunlarının genomunun bir analizini sunan bir çalışma yayınlandı. Bir tür böcek tarafından ısırıldılar. Memelilerin genomlarında, böceklerle %98 özdeşliğe sahip bir transpozoon bulunmuştur. Bilgin olsun, bu böcekler sadece maymunları ve opossumları ısırmaz.
Şu andan itibaren, organizmaların farklı alanları arasında yatay gen aktarımı hipotezi yeni bir biyoloji paradigması haline geldi.
Renkli böcekler
Ve son 30 yıldır bakterilerdeki yatay gen aktarımı biyologlar arasında şüphe uyandırmadıysa, o zaman çok hücreli organizmalarda bunun olasılığı birçok soruyu gündeme getirdi. O zaman biyologların dikkati, içinde bulunduğu ortak yaprak biti tarafından çekildi.vücudunun rengi yeşil ve kırmızı olan bireyler var.
Kırmızı bireylere renk veren pigmentlerin analizi, karotenoidlerin, yani bitki pigmentlerinin varlığını ortaya çıkardı. Yaprak bitleri, bitki organizmalarına özgü genleri nereden aldı? Günümüzde böcek genomunun dizilimi araştırmacılar için oldukça basit bir meseledir. Kırmızı pigment sentezinden sorumlu yaprak bitlerinin genlerinin, yaprak bitlerinin vücudunda görünür bir zarara neden olmadan parazitleşen bazı mantarların genleriyle tamamen aynı olduğu bu şekilde keşfedildi.
Büyük olasılıkla, yaprak biti evriminin şafağında (yaklaşık 80 milyon yıl önce) genetik makinede bir arıza vardı ve mantar genleri böcek genomuna yerleştirildi.
Evrim ve biyolojik çeşitlilik
Organik dünyanın tüm filogenetik sistematiği, Darwin'in diverjans kavramına dayanır. Özü şudur: Bir türün popülasyonları arasında üreme izolasyonu meydana gelir gelmez, türleşme sürecinden bahsedebiliriz. Ve şimdiden iki tür, doğal seçilim ve rastgele mutasyonlara dayalı olarak gelişmeye devam ediyor.
Türler ve daha büyük taksonlar arasındaki yatay gen transferinin keşfi, yalnızca bu kadar kısa bir uzay-zaman periyodunda (4 milyar yıl), gezegenimizdeki canlı maddenin tek hücreli formlardan son derece organize çok hücreli olanlara geçebileceğini kanıtladı.
Böylece gezegenin tüm biyotası, yeni kalıtsal özelliklerin yaratılması için tek bir laboratuvar haline gelir ve bu, genlerin yatay hareketidir.evrim sürecini önemli ölçüde hızlandırabilir ve hızlandırmaya devam eder.
Biraz gen ödünç alalım
2015'te Cambridge'den (İngiltere) genetikçi Alistair Crisp, 12 meyve sineği türü Drosophila, 4 yuvarlak solucan türü ve 10 primat türü (biri insan) üzerinde çalıştı. Bilim adamı DNA'nın "uzaylı" bölümlerini arıyordu.
Araştırma sonuçları, ökaryotlarda yatay gen transferinin sonucu olan genomlarda 145 bölgenin varlığını doğruladı.
Bu genlerin bazıları proteinlerin ve lipidlerin metabolizmasında, diğeri ise bağışıklık tepkilerinde yer alır. En önemlisi, bu genlerin olası vericilerini belirlemek mümkün oldu. Protistler (en basit ökaryotlar), bakteriler (prokaryotlar) ve mantarlar oldukları ortaya çıktı.
Ya biz
İnsanlarda yatay gen transferi yoluyla AB0 kan gruplarından sorumlu genlerin ortaya çıktığı zaten güvenilir bir şekilde biliniyor.
Primatlarda bu tür gen transferine ilişkin kanıtların çoğu, diğer kordalılarla ortak bir ataya kadar uzanan çok eski bir kökene sahiptir.
Son araştırmalara göre, insanlarda plasentanın oluşumu, plasentalı hayvanların oluşumunun başlangıcında bir yerde yakalanan virüsün geninden de sorumludur.
İnsan genomunun dizilenmesinin sonuçları, "uyuyan genler" olarak adlandırılan viral genom parçalarının yaklaşık %8'ini içerdiğini gösterdi.
Mutantlar Çağı
İşte geldikyeşil aktivistlerin korkuttuğu korku hikayeleri konusu. Ya bu "uyku" genleri açılırsa? Yoksa bir kene insanı ısırıp genomuna bir tür korku mu çekiyor? Yoksa genetiği değiştirilmiş soya fasulyesi yiyip mutant mı oluyoruz? Ama sonuçta, 4 milyar yıldır gezegendeki biyolojik çeşitlilik sadece arttı ve sen ve ben hala biraz balina gibiyiz, yaprak bitleri mantar gibi. Neden böyle?
Birincisi, yatay aktarım mekanizması, yaşamın kendisi var olduğu sürece doğada vardır. Ve yaprak bitleri örneğinde, bu tür gen transferinin tam olarak organizmaların çevresel koşullara uyumunu arttırmayı amaçladığı açıktır (kırmızı olanlar bitkilerin belirli kısımlarında daha az görünür). Ve bu anlamda genetik mühendisleri yeni bir şey ortaya çıkarmadı. Arktik balık genlerine sahip domateslerin soğuğa karşı toleransı yüksektir, bu da kuzey bölgelerinde yetiştirilmelerine olanak tanır.
İkincisi, genetik aktarım olasılığına rağmen, gezegendeki tüm canlı organizmaların genomunun birleşmesini (tekdüzeliğini) henüz gözlemlemedik. Hücre ve organizma olan biyolojik sistemin kararlılığı, verimsiz gen transferini sınırlayacak kadar yüksektir. Ama aynı zamanda biyolojik çeşitliliğe yol açan biyolojik evrimin aracı olan bu aktarımdır. Bu yüzden, ayıların uçurtmalara, köpeklerin bukalemunlara benzemesi çok uzun sürmeyecektir.
