1.10: 生物間の遺伝伝達の種類

遺伝子伝達は、遺伝情報がある生物から別の生物に受け継がれるときに発生します。 それは、垂直遺伝子伝達と水平遺伝子伝達という 2 つのメカニズムによって起こります。 垂直方向の遺伝子伝達は、遺伝情報がある世代から次の世代に伝達されるときに発生します。これは水平方向の遺伝子伝達よりもはるかに頻繁に発生します。 有性生殖と無性生殖はどちらも垂直遺伝子伝達の一種であり、1 つまたは複数の生物がそのゲノムの一部またはすべてを子孫に伝えます。 さらに、垂直遺伝子伝達は原核生物種と真核生物種の両方で起こります。

遺伝子の水平伝達は、遺伝情報が同じ世代のメンバーに受け継がれるときに発生し、原核生物種で最も頻繁に起こります。 種間の遺伝子の水平伝達は真核生物では非常にまれですが、原核生物では頻繁に発生します。 異なる種間の遺伝子の水平伝達は、原核生物間の遺伝的多様性の重要な源です。

ほとんどの原核生物種は無性生殖をします。これにより、子孫をより迅速に生産することが可能になりますが、生産される子孫の遺伝的多様性は限られています。 したがって、遺伝子の水平伝播は、原核生物に遺伝的多様性をもたらす上で重要な役割を果たします。水平遺伝子伝達を通じて、原核生物は同じ世代の他の生物（同種または異種）とゲノムの一部を共有することができます。 多くの科学者は、水平遺伝子伝達と突然変異が、原核生物における遺伝的変異の最も重要な要因であると考えています。したがって、水平遺伝子伝達は自然選択が作用するための遺伝的材料の一部を提供します。

この顕著な例は、抗生物質耐性のある細菌株の出現です。 抗生物質に対する耐性を与える遺伝子は、異なる種や菌株の間で伝達され、淋病を引き起こす淋菌のペニシリン耐性株など、レシピエントの細菌に選択的優位性を与えることができます。さらに大きなスケールでは、大腸菌のゲノムの少なくとも 18％ が、数百万年の進化の過程で水平遺伝子伝達によって獲得されたと推定されています。

遺伝的伝達は、遺伝情報がある生物から別の生物に移されるときに発生します。

遺伝的移入には、垂直と水平の2種類があります。

遺伝子の垂直導入は、最も一般的なもので、ある世代から次の世代への遺伝情報の伝達です。

遺伝子の垂直導入は、DNAの約半分を子孫に渡す有性生殖生物と、遺伝的に同一の子孫を産む無性生殖生物で発生します。

逆に、遺伝子の水平伝播は、ある生物の遺伝物質が同じ世代の別の生物に導入されたときに発生します。

細菌などの一部の原核生物種の場合、異なる種間で遺伝子の水平伝播が発生する可能性があります。

原核生物における遺伝子の水平伝播は、形質転換、形質導入、結合という3つのメカニズムで起こります。

形質転換では、原核細胞は環境から裸のDNAを取り込みます。

形質導入中、ウイルス(この例ではバクテリオファージ)は宿主のDNAを分解します。宿主のDNAの短い長さは、宿主細胞が溶解する前にバクテリオファージの子孫にパッケージ化できます。

その後、ウイルスの子孫はより多くの細菌細胞に感染し、形質導入の意図しないメディエーターになります。

結合では、DNAは性線毛と呼ばれる構造を介して1つの細胞から別の細胞に直接移されます。

抱合は無性生殖生物の「交配」の一形態ですが、配偶子が交換されたり子孫が生まれたりしないため、真の有性生殖ではありません。

これらのメカニズムはそれぞれ自然界で観察でき、実験室での応用があります。

例えば、コンジュゲーションを使用して、ある細菌株から別の細菌株に抗生物質耐性を付与し、その結果、複数の抗生物質に耐性を持つ株を生み出すことができます。