1.10: Types of Genetic Transfer Between Organisms

Genetik transfer, genetik bilginin bir organizmadan diğerine geçmesiyle gerçekleşir. İki mekanizma ile gerçekleşir: dikey gen transferi ve yatay gen transferi. Dikey gen transferi, genetik bilginin bir nesilden diğerine geçtiği durumdur ve yatay gen transferinden çok daha sık gerçekleşir. Hem cinsel hem de aseksüel üreme, bir veya daha fazla organizmanın genlerinin bir kısmını veya tamamını nesillerine aktardığı dikey gen transferinin biçimleridir. Ayrıca, dikey gen transferi hem prokaryot hem de ökaryotik türlerde gerçekleşir.

Yatay gen transferi, genetik bilginin aynı nesilden bir bireye geçmesiyle gerçekleşir ve en sık prokaryotik türlerde görülür. Türler arası yatay gen transferi, ökaryotlar arasında son derece nadirdir, ancak prokaryotlarda sıkça görülür. Farklı türler arasındaki yatay gen transferi, prokaryotlar arasında genetik çeşitliliğin önemli bir kaynağıdır.

Çoğu prokaryotik tür aseksüel olarak ürer. Bu, yavru üretiminde daha hızlı bir üretim sağlar, ancak üretilen yavrular sınırlı genetik çeşitliliğe sahiptir. Yatay gen transferi, bu nedenle, prokaryotlara genetik çeşitlilik kazandırmada önemli bir rol oynamaktadır. Yatay gen transferi yoluyla, prokaryotlar, aynı nesilde diğer organizmalarla, ya conspecific (aynı tür) ya da allospecific (farklı bir tür) olan, genomlarının küçük bir kısmını paylaşabilirler. Birçok bilim insanı, yatay gen transferinin ve mutasyonun prokaryotlardaki genetik varyasyonun en önemli kaynakları olduğunu öne sürmektedir. Böylece, yatay gen transferi, doğal seçilimin etkilediği bazı ham maddeleri sağlar.

Bu durumun belirgin bir örneği, antibiyotiklere dirençli bakteri suşlarının ortaya çıkmasıdır. Antibiyotiğe direnç kazandıran genler, farklı türler ve bakteri suşları arasında aktarılabilir, bu da alıcı bakteriye seçici bir avantaj sağlar; örneğin, gonoreye neden olan penisitlin dirençli Neisseria gonorrhoeae suşları gibi. Daha geniş bir ölçekle, bazı tahminler, E. coli’nin genomunun en az %18’inin, milyonlarca yıllık evrim sürecinde yatay gen transferi yoluyla edinildiğini önermektedir.

Genetik bilgi bir organizmadan diğerine aktarıldığında, genetik transfer gerçekleşir. Dikey ve yatay olmak üzere iki çeşit genetik transfer vardır. İkisinin en yaygını olan dikey gen transferi, genetik bilginin bir nesilden diğerine aktarılmasıdır.

Dikey gen transferi, DNA'nın kabaca yarısını yavrulara aktaran eşeyli üreyen organizmalarda ve genetik olarak özdeş soy üreten eşeysiz üreyen organizmalarda gerçekleşir. Yatay gen transferi ise aksine, bir organizmadan gelen genetik materyal aynı nesildeki başka bir organizmaya verildiğinde gerçekleşir. Bakteriler gibi bazı prokaryotik türlerde, farklı türler arasında yatay gen transferi gerçekleşebilir.

Prokaryotlarda yatay gen transferi üç mekanizma yoluyla gerçekleşir:transformasyon, transdüksiyon ve konjugasyon. Transformasyonda prokaryotik hücre, çevreden gelen çıplak DNA'yı alır. Transdüksiyon sırasında, virüsler, bu örnekte bakteriyofajlar, konakçı DNA'larını bozarlar.

Konakçı hücre parçalanmadan önce konakçı DNA'nın küçük parçaları, bakteriyofaj yavru hücresine paketlenebilir. Viral yavru hücreler daha sonra başka bakteri hücrelerini enfekte etmeye devam eder, böylece istemsizce transdüksiyona aracı olur. Konjugasyonda DNA, cinsiyet pilusu adı verilen bir yapı aracılığıyla doğrudan bir hücreden diğerine aktarılır.

Konjugasyon, eşeysiz üreyen organizmalar için bir çiftleşme biçimi olsa da, gerçek bir eşeyli üreme değildir;çünkü gamet alışverişi ve yavru üretilmesi yoktur. Bu mekanizmaların her biri doğada gözlemlenebilir ve laboratuvarda uygulamaları vardır. Örneğin, bir bakteri suşundan diğerine antibiyotik direnci kazandırmak için konjugasyon kullanılabilir ve bu, birçok antibiyotiğe dirençli olabilen suşları sonuç verir.