Эцэг эхээс үр удамд бус хэвтээ ген шилжүүлэх гэх мэт үзэгдлийг нээсэн цагаас хойш манай гараг дээрх амьд ертөнцийг бүхэлд нь мэдээллийн нэгдсэн систем хэлбэрээр төлөөлөх болсон. Мөн энэ системд нэг зүйлийн амжилттай хувьслын шинэ бүтээлийг нөгөө зүйлээс зээлэх боломжтой болно. Босоо болон хэвтээ генийн шилжүүлэг гэж юу вэ, энэ үйл явцын механизмууд юу вэ, органик ертөнц дэх жишээнүүд - энэ бүхэн нийтлэл юм.
Хөрш генүүд
Бид эцэг эхээсээ генээ авдаг гэдгийг бүгд мэддэг. Мөн тэд эцэг эхээсээ гаралтай. Энэ бол босоо дамжуулалт юм. Хэрэв гэнэт амьд үлдэх эсвэл дасан зохицоход хэрэгтэй болж хувирах мутаци үүсч, популяцийн геномд байр сууриа олж авбал тухайн зүйл оршин тогтнохын төлөөх тэмцэлд давуу талтай болно.
Үүний зэрэгцээ хүн өөрийн гэсэн гентэй,aphids өөрийн гэсэн байдаг, акулууд өөрийн гэсэн байдаг. Тэдний хувьд төрөл зүйлийн хооронд орох нь бараг боломжгүй юм. Гэхдээ заримдаа ийм зүйл тохиолддог - энэ нь генийн хэвтээ дамжуулалт юм.
Энэ бол орчин үеийн генийн инженерчлэл юм. Генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн организмууд нь ийм ген шилжүүлгийн үр дүн юм (жишээлбэл, дээрх зураг дээрх гэрэлтдэг тардиград). Гэвч байгальд энэ үзэгдэл удаан хугацаанд байсаар ирсэн.
Асуудлын гол санаа
Босоо генийн шилжүүлэг гэдэг нь удамшлын материалыг эцэг эхийн хэлбэрээс охин организмд шилжүүлэх үзэгдэл юм.
Хэвтээ ген шилжүүлэг гэдэг нь насанд хүрсэн нэг организмаас нөгөөд ген шилжүүлэх байгалийн нөхцөл юм. Үүний зэрэгцээ объектив байдлаар хоёр организм оршдог бөгөөд заримдаа тэдгээр нь өөр өөр биологийн төрөл зүйлд хамаардаг.
Бактерийн хэвтээ ген шилжүүлгийн жишээ бол нэг бактерийн омогоос нөгөөд тэсвэртэй генийг шилжүүлэх явдал юм.
Шаардлагатай нөхцөл
Энэ үзэгдлийг ойлгохын тулд зарчмын хувьд ийм шилжүүлэг хийх боломжтой нөхцөлүүдийг мэдэх шаардлагатай, тухайлбал:
- Генийг нэг эсээс нөгөөд, нэг организмаас нөгөөд "зөөх" зуучлагчтай байх шаардлагатай.
- Гадны генийг эзний генийн багцад оруулах молекулын механизм байх ёстой.
Эдгээр нөхцлийг ретровирус болон бусад транспозонууд (ДНХ-ийн элементүүд) биелүүлэх боломжтой. Өнөөдөр генийн инженерчлэл яг ийм хэвтээ ген шилжүүлэх аргыг нэвтрүүлсэн.
Гэсэн хэдий чӨнөөдөр ийм генийг шилжүүлэх механизмыг зөвхөн судалж байгаа бөгөөд вирусаас гадна ийм шилжүүлэг нь энгийн нэвтрүүлэх замаар эсвэл шимэгч организмаар бие махбодид ордог дезоксирибонуклеины хүчлийн (транспозон) чөлөөт хэсгүүдийн тусламжтайгаар явагддаг. Сүүлийнх нь эзэн хүний удамшлын аппарат төдийгүй биоценозын систем дэх экологийн байр суурийг өөрчилж чадна.
Арын дэвсгэр
Энэ нь 1959 онд Японд анх тодорхойлсон бактерийн өөр өөр омгийн хооронд антибиотикт тэсвэртэй генийг шилжүүлэх явдал юм.
1990-ээд оны дундуур молекул биологичид прокариот ба эукариотуудад хэвтээ ген шилжүүлэг нь манай гараг дээрх амьдралын хувьслын хөгжилд оролцдог болохыг нотолсон.
2010 онд профессор Седрик Фесчотын хийсэн судалгаа хэвлэгдэн гарсан бөгөөд уг судалгаанд опоссум болон саймири сармагчингийн геномын шинжилгээг танилцуулсан байна. Тэд нэг төрлийн хорхойд хазуулсан. Хөхтөн амьтдын геномоос 98% нь шавьжтай ижил төстэй транспозоо олджээ. Мэдээллийн хувьд эдгээр хорхойнууд нь зөвхөн сармагчин, үхсэн загасыг хаздаггүй.
Одооноос эхлэн организмын өөр өөр домэйны хооронд хэвтээ ген шилжүүлгийн таамаглал нь биологийн шинэ парадигм болж байна.
Өнгөт алдаанууд
Хэрвээ сүүлийн 30 жилийн турш бактерийн хэвтээ ген шилжүүлэг нь биологичдын дунд эргэлзээ төрүүлээгүй бол олон эст организмд байх боломжтой эсэх нь олон асуултыг төрүүлж байна. Тэр үед биологичдын анхаарлыг нийтлэг aphid татсанбиеийн ногоон, улаан өнгөтэй хувь хүмүүс байдаг.
Улаан хүмүүст өнгө өгдөг пигментүүдийн шинжилгээнд каротиноид буюу ургамлын пигмент агуулагдаж байгааг илрүүлсэн. Ургамлын өвөрмөц генийг aphids хаанаас авсан бэ? Өнөөдөр шавжны геномын дараалал тогтоох нь судлаачдын хувьд нэлээд энгийн асуудал болоод байна. Ийнхүү улаан пигментийн нийлэгжилтийг хариуцдаг aphids-ийн генүүд нь ямар нэгэн харагдахуйц хор хөнөөл учруулахгүйгээр aphids-ийн биед шимэгчлэн амьдардаг зарим мөөгөнцөртэй бүрэн адилхан болохыг олж мэдсэн.
Хамгийн их магадлалтай нь aphid хувьслын эхэн үед (80 сая жилийн өмнө) удамшлын машин доголдож, шавьжны геномд мөөгөнцрийн ген суулгасан байна.
Хувьсал ба биологийн төрөл зүйл
Органик ертөнцийн бүх филогенетик систем нь Дарвины дивергенцын үзэл баримтлал дээр суурилдаг. Үүний мөн чанар нь дараах байдалтай байна: нэг зүйлийн популяцийн хооронд нөхөн үржихүйн тусгаарлалт үүссэн даруйд бид төрөлжүүлэх үйл явцын талаар ярьж болно. Байгалийн шалгарал, санамсаргүй мутацид тулгуурлан аль хэдийн хоёр зүйл хувьссаар л байна.
Төрөл зүйл болон том таксон хооронд хэвтээ ген шилжүүлгийг нээсэн нь орон зай-цаг хугацааны ийм богино хугацаанд (4 тэрбум жил) манай гариг дээрх амьд бодис нэг эсийн хэлбэрээс өндөр зохион байгуулалттай олон эст хэлбэрт шилжиж болохыг нотолсон.
Тиймээс манай гарагийн бүх биота нь удамшлын шинэ шинж чанарыг бий болгох нэг лаборатори болж, генийн хэвтээ хөдөлгөөн юм.хувьслын үйл явцыг мэдэгдэхүйц хурдасгаж чадна.
Зарим ген зээлье
2015 онд Кембрижийн (Их Британи) генетикч Алистер Крисп 12 төрлийн жимсний ялаа Drosophila, 4 зүйлийн дугуй хорхой, 10 зүйлийн приматуудын (нэг нь хүн) геномыг судалжээ. Эрдэмтэн ДНХ-ийн "харь гаригийн" хэсгүүдийг хайж байсан.
Судалгааны үр дүнд эукариотуудад генийн хэвтээ шилжүүлгийн үр дүн болох геномд 145 бүс байгааг баталсан.
Эдгээр генүүдийн зарим нь уураг, липидийн солилцоонд, нөгөө нь дархлааны хариу урвалд оролцдог. Хамгийн гол нь эдгээр генийн магадлалтай доноруудыг тодорхойлох боломжтой болсон. Тэд протистууд (хамгийн энгийн эукариотууд), бактери (прокариотууд) болон мөөгөнцөр болох нь тогтоогдсон.
Бид яах вэ
Хүнд хэвтээ ген шилжүүлснээр AB0 цусны бүлгийг хариуцдаг генүүд гарч ирсэн нь аль хэдийн баттай мэдэгдэж байна.
Приматуудад ийм ген шилжүүлгийн ихэнх нотолгоо нь маш эртний гаралтай бөгөөд бусад хөвч амьтадтай нэг өвөг дээдсээс улбаатай.
Сүүлийн үеийн судалгаагаар хүний ихэс үүсэх нь вирусын генийг мөн хариуцдаг бөгөөд энэ нь ихэсийн амьтад үүсэх үүрээр хаа нэгтээ баригдсан байдаг.
Хүний геномын дарааллын үр дүнгээс үзэхэд энэ нь "унтаж буй ген" гэж нэрлэгддэг вирусын геномын 8 орчим хувийг агуулдаг болохыг харуулсан.
Мутантын эрин
Бид энд ирлээногоон идэвхтнүүдийг айлгадаг аймшгийн түүхүүдийн сэдэв. Эдгээр "унтаж буй" генүүд идэвхжвэл яах вэ? Эсвэл хачиг хүнийг хазаж, геном руу нь ямар нэгэн аймшгийг татаж байна уу? Эсвэл бид генийн өөрчлөлттэй шар буурцаг идээд мутант болох уу? Эцсийн эцэст, 4 тэрбум жилийн турш энэ гараг дээрх биологийн төрөл зүйл улам бүр нэмэгдэж, та бид хоёр халим шиг, aphids мөөг шиг бага зэрэг хэвээр байна. Яагаад тэр вэ?
Нэгдүгээрт, амьдрал байгаа цагт хэвтээ шилжих механизм нь байгальд байдаг. Мөн aphids-ийн жишээн дээр ийм ген шилжүүлэг нь организмын хүрээлэн буй орчны нөхцөлд дасан зохицох чадварыг нэмэгдүүлэхэд чиглэгдсэн нь тодорхой байна (улаан өнгө нь ургамлын зарим хэсэгт бага харагддаг). Энэ утгаараа генийн инженерүүд шинэ зүйл гаргаж ирээгүй. Арктикийн загасны гентэй улаан лооль нь хүйтэнд тэсвэртэй болсон тул хойд бүс нутагт ургах боломжтой.
Хоёрдугаарт, генийн шилжүүлгийн боломж байгаа хэдий ч манай гараг дээрх бүх амьд организмын геномын нэгдмэл байдал (нэгдмэл байдал) хараахан ажиглагдаагүй байна. Эс болон организм болох биологийн системийн тогтвортой байдал нь үр ашиггүй ген шилжүүлгийг хязгаарлахад хангалттай өндөр байдаг. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн биологийн олон янз байдлыг бий болгодог биологийн хувьслын хэрэгсэл нь энэ дамжуулалт юм. Тиймээс баавгай цаасан шувуу шиг, нохой хамелеон шиг харагдтал тун удахгүй.
