تفاوت کلیدی – انتقال ژن عمودی در مقابل افقی
انتقال ژن به فرآیندی اطلاق می شود که مواد ژنتیکی را بین موجودات منتقل یا مبادله می کند. DNA که حامل ژن های عملکردی است بین موجودات رد و بدل می شود که باعث تغییر در ترکیب ژنومی آنها می شود. این می تواند در دو نوع به نام های انتقال ژن عمودی و انتقال ژن افقی رخ دهد. انتقال افقی ژن به فرآیندی اطلاق می شود که در آن مواد ژنتیکی بین افراد غیر مرتبط منتقل می شود. انتقال عمودی ژن به فرآیندی اطلاق می شود که در آن ژن ها از والدین به فرزندانشان منتقل می شوند. این تفاوت کلیدی بین انتقال ژن عمودی و افقی است.انتقال ژن عمودی در میان موجودات رایج است در حالی که انتقال ژن افقی کمتر رایج است.
انتقال ژن عمودی چیست؟
انتقال ژن عمودی روشی برای انتقال ژن از والدین به فرزندان است. این می تواند از طریق تولید مثل جنسی یا تولید مثل غیرجنسی یا مکانیسم های مصنوعی رخ دهد. این فرآیند یک مکانیسم مشترک است که بین ارگانیسم های مرتبط اتفاق می افتد. ژنوم ها از یک نسل به نسل بعدی منتقل می شوند و از طریق انتقال ژن عمودی در موجودات زنده به طور طبیعی اتفاق می افتد. در برنامه های اصلاح نباتات، انتقال ژن عمودی به منظور انتقال ژن های مهم به نسل F1 انجام می شود. دو گیاه با هم تلاقی جنسی می کنند تا ژن هایشان را مخلوط کرده و به نسل بعدی منتقل کنند. با انجام این کار، می توان ویژگی های ارزشمندی را در فرزندان ذخیره کرد و اجازه گردش خون را در نسل های آینده داد.
در باکتری ها، رایج ترین روش تولید مثل غیرجنسی شکافت دوتایی است. شکافت دوتایی منجر به دو سلول باکتریایی یکسان می شود.این نمونه ای از روش انتقال ژن عمودی باکتری است. در انسان، بیماری به نام ایدز به دلیل انتقال عمودی ژن از والدین به نوزاد منتقل می شود.
شکل 01: انتقال ژن عمودی باکتری در طول شکافت دوتایی
انتقال ژن افقی چیست؟
انتقال افقی ژن مکانیسمی است که در آن مواد ژنتیکی بین موجودات غیر مرتبط منتقل می شود. همچنین به عنوان انتقال ژن جانبی شناخته می شود. بین ژنوم های مختلف مانند بین گونه های مختلف رخ می دهد. ارگانیسم ها از طریق انتقال ژن ویژگی های متفاوتی به دست می آورند. انتقال افقی ژن با انتقال ژن از والدین به فرزندان متفاوت است.
انتقال ژن افقی به دلیل چندین نوع DNA که توسط ارگانیسم ها در اختیار دارند آسان شده است.آنها عمدتاً عناصر ژنتیکی متحرک مانند ترانسپوزون ها (ژن های پرش)، پلاسمیدها (DNA دایره ای غیر کروموزومی) و باکتریوفاژها (باکتری های آلوده کننده ویروس ها) هستند. از طریق چندین مکانیسم به شرح زیر رخ می دهد.
مکانیسم‌های انتقال افقی ژن
تحول
پروکاریوتها قادرند DNA آزاد را به شکل پلاسمیدها جذب کنند.
کنژوگاسیون باکتریایی
حالتی از تولید مثل جنسی که بین دو سلول به هم پیوسته موقت رخ می دهد. در طول کونژوگاسیون، پلاسمیدهای F از اهداکننده به گیرنده منتقل می‌شوند که منجر به انتقال ماده ژنتیکی بین دو ارگانیسم می‌شود که در شکل 02 نشان داده شده است. این مکانیسم اصلی در انتقال افقی ژن است.
Transduction
باکتریوفاژ قادر است DNA خود را در زمان آلوده شدن به باکتری تزریق کند که منجر به انتقال ژن بین دو باکتری در طول عفونت دوم می شود. این امر از طریق دو فرآیند به نام‌های انتقال تعمیم‌یافته و تخصصی رخ می‌دهد.
کاربردهای انتقال افقی ژن
انتقال افقی ژن در مهندسی ژنتیک استفاده می شود. DNA خارجی را می توان در ژنوم ارگانیسم گیرنده در انتقال افقی ژن دوباره ترکیب کرد یا وارد کرد. این به گیرندگان این امکان را می دهد تا ویژگی های جدیدی را که برای رشد و بقا مهم هستند به دست آورند. انتقال افقی ژن در سازگاری و تکامل پروکاریوت ها و یوکاریوت ها بسیار مهم است. صفات مطلوب از طریق انتخاب طبیعی فیلتر می شوند و به تکامل کمک می کنند. برخی از ارگانیسم ها ژن هایی را به دست می آورند که برای سازگاری و تکامل از طریق انتقال افقی ژن ارزشمند هستند. به عنوان مثال، کسب مقاومت آنتی بیوتیکی توسط باکتری ها در نتیجه انتقال افقی ژن است.
انتقال ژن افقی در میان گونه‌های نزدیک به هم نسبت به گونه‌های بسیار متفاوت مورد علاقه است. همچنین می‌تواند بین باکتری‌های ساکن در همان ریزمحیط رخ دهد.
شکل 02: انتقال افقی ژن باکتری در طول کونژوگه
تفاوت بین انتقال ژن عمودی و افقی چیست؟
انتقال ژن عمودی در مقابل افقی |
|
| انتقال عمودی ژن به فرآیندی اطلاق می شود که مواد ژنتیکی را از والدین به فرزندان با تولیدمثل منتقل می کند. | انتقال افقی ژن به فرآیندی اطلاق می شود که مواد ژنتیکی را بین موجودات غیر مرتبط منتقل می کند. |
| روش | |
| می تواند از طریق جنسی، غیرجنسی یا مصنوعی رخ دهد. | تبدیل، انتقال و کونژوگاسیون باکتریایی مکانیسم هایی هستند که در انتقال افقی ژن نقش دارند. |
| رویداد | |
| این یک فرآیند رایج است. | این یک فرآیند کمتر رایج است. |
| وابستگی به DNA موبایل | |
| به عناصر ژنتیکی متحرک بستگی ندارد. | به دلیل عناصر متحرک DNA مانند ترانسپوزون ها، پلاسمیدها، باکتریوفاژها امکان پذیر است. |
خلاصه - انتقال ژن عمودی در مقابل افقی
انتقال ژن می تواند بین افراد مرتبط و غیر مرتبط رخ دهد. دو نوع اصلی انتقال ژن به نام‌های عمودی و افقی وجود دارد. انتقال عمودی ژن از والدین به فرزندان اتفاق می افتد. در طی تولید مثل یا تلاقی گیاهان، ژن ها از والدین به فرزندان منتقل می شوند. انتقال افقی ژن بین گونه های مختلف که با هم مرتبط نیستند اتفاق می افتد.به عنوان انتقال عمودی ژن امکان پذیر نیست. با این حال، به دلیل عناصر متحرک DNA مانند پلاسمیدها، ژن‌های جهشی و باکتریوفاژها، تبادل ژن‌ها بین ارگانیسم‌ها به صورت افقی از طریق کونژوگاسیون، انتقال و تبدیل می‌شود. انتقال افقی ژن در باکتری ها و باستانی ها نسبت به یوکاریوت ها رایج است. این تفاوت بین انتقال ژن عمودی و افقی است.
