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1.10:

Tipi di transferimento genetico tra organismi

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Molecular Biology
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Types of Genetic Transfer Between Organisms

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Il trasferimento genetico avviene quando l’informazione genetica viene trasferita da un organismo all’altro. Esistono due tipi di trasferimento genetico:verticale e orizzontale. Il trasferimento genico verticale, il più comune dei due, è la trasmissione di informazioni genetiche da una generazione alla successiva.Il trasferimento genico verticale avviene in organismi che si riproducono sessualmente, trasferendo circa metà del DNA alla prole e in organismi che riproducono per via asessuata, dando vita a progenie geneticamente identiche. Il trasferimento genico orizzontale, al contrario, si verifica quando il materiale genetico di un organismo viene introdotto in un altro organismo della stessa generazione. Nel caso di alcune specie procariotiche, come i batteri, il trasferimento genico orizzontale può avvenire tra specie diverse.Il trasferimento genico orizzontale nei procarioti avviene attraverso tre meccanismi:trasformazione, trasduzione e coniugazione. Nella trasformazione, una cellula procariotica acquisisce il DNA nudo dall’ambiente. Durante la trasduzione, virus batteriofagi, ad esempio, degradano il DNA ospite.Piccole lunghezze del DNA ospite possono essere impacchettate nella progenie dei batteriofagi prima che la cellula ospite lisi. La progenie virale potrà così infettare altre cellule batteriche, diventando mediatori involontari della trasduzione. Nella coniugazione, il DNA viene trasferito direttamente da una cellula ad un’altra attraverso una struttura chiamata pilus sessuale.La coniugazione è una forma di accoppiamento per gli organismi che si riproducono in modo asessuale, ma non è vera riproduzione sessuale, perché non c’è scambio di gameti nè prole derivata. Ciascuno di questi meccanismi può essere osservato in natura ed ha applicazioni in laboratorio;la coniugazione, per esempio, può essere usata per transferire la resistenza antibiotica da un ceppo batterico ad un altro, risultando in ceppi che possono essere resistenti a più antibiotici.

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Tipi di transferimento genetico tra organismi

Genetic transfer occurs when genetic information is passed from one organism to another. It occurs via two mechanisms: vertical gene transfer and horizontal gene transfer. Vertical gene transfer occurs when genetic information is transferred from one generation to the next, which happens much more frequently than horizontal gene transfer. Both sexual and asexual reproduction are forms of vertical gene transfer, where one or more organisms pass some or all of their genome onto their progeny. Additionally, vertical gene transfer occurs in both prokaryotic and eukaryotic species.

Horizontal gene transfer occurs when genetic information is passed to a member of the same generation and happens most frequently in prokaryotic species. While inter-species horizontal gene transfer is exceedingly rare among eukaryotes, it occurs frequently in prokaryotes. Horizontal gene transfer between different species is a significant source of genetic diversity among prokaryotes.

Most prokaryotic species reproduce asexually. While this allows for faster production of offspring, the offsprings produced possess limited genetic diversity. Horizontal gene transfer, therefore, serves a vital role in introducing genetic diversity to prokaryotes. Through horizontal gene transfer, prokaryotes can share a small fraction of their genome with other organisms, either conspecific (the same species) or allospecific (a different species), in the same generation. Many scientists posit that horizontal gene transfer and mutation are the most significant sources of genetic variation in prokaryotes. Thus, horizontal gene transfer provides some of the raw material upon which natural selection acts.  

A prominent example of this is the emergence of antibiotic-resistant strains of bacteria. Genes that confer resistance to an antibiotic can be transferred between different species and strains of bacteria, giving the recipient bacteria a selective advantage, such as penicillin-resistant strains of Neisseria gonorrhoeae, which causes gonorrhea. On an even grander scale, some estimates suggest that at least 18% of E. coli’s genome was acquired via horizontal gene transfer over the course of millions of years of evolution.

Suggested Reading

  1. Arber W. Horizontal Gene Transfer among Bacteria and Its Role in Biological Evolution. Life (Basel). 2014;4(2):217–224. Published 2014 May 16. doi:10.3390/life4020217
  2. Puigbò, Pere, Yuri I. Wolf, and Eugene V. Koonin. "Search for a 'Tree of Life’ in the thicket of the phylogenetic forest." Journal of Biology 8.6 (2009): 59.