การถ่ายโอนยีน

ภายใต้ การถ่ายโอนยีน หมายถึงการถ่ายโอนสารพันธุกรรมจากต่างประเทศเทียมหรือตามธรรมชาติไปยังเซลล์ไข่ที่ปฏิสนธิ ยีนแต่ละตัวจะถูกถ่ายโอนจากสิ่งมีชีวิตของผู้บริจาคไปยังสิ่งมีชีวิตของผู้รับอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างการถ่ายโอนยีนแนวนอนและแนวตั้ง การถ่ายโอนยีนสามารถเกิดขึ้นได้โดยการเปลี่ยนแปลงการผันคำหรือการเปลี่ยนถ่าย ตัวอย่างเช่นกระบวนการทางเทคนิคคือ microinjection หรือ biolistic method หรือที่เรียกว่า "gene gun"

การถ่ายโอนยีนคืออะไร?

การถ่ายโอนยีนในแนวนอนเป็นกระบวนการที่สารพันธุกรรมถูกถ่ายหรือส่งต่อโดยไม่มีวิถีสืบพันธุ์ทางเพศและไม่คำนึงถึงขอบเขตของสายพันธุ์ ยีนที่มีคุณสมบัติบางอย่างถูกนำเข้าสู่จีโนมและเปิดใช้งานที่นั่น อย่างแม่นยำมากขึ้นนั่นหมายความว่าสารพันธุกรรมไม่ได้ถูกถ่ายโอนไปตามสายเลือดในขณะที่การถ่ายโอนยีนแนวตั้งเกิดขึ้นผ่านบรรพบุรุษไปยังลูกหลาน

ในทฤษฎีวิวัฒนาการการถ่ายโอนยีนในแนวนอนให้คำอธิบายเกี่ยวกับการเกิดขึ้นของตัวอย่างเช่นจุลินทรีย์ที่มีลักษณะการพัฒนาแบบก้าวกระโดด จากนี้ในทางกลับกันการแพร่เชื้อในแนวตั้งจะต้องมีความแตกต่างเป็นรูปแบบพิเศษโดยเชื้อโรคจะถูกส่งต่อไปยังอีกรุ่นหนึ่งผ่านทางพันธุกรรมของรุ่นที่ติดเชื้อ

การถ่ายโอนในแนวนอนได้รับการพิสูจน์แล้วในจุลินทรีย์และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ตัวอย่างเช่นยีนที่ต้านทานต่อยาปฏิชีวนะแพร่กระจายในหมู่แบคทีเรีย ในกรณีของแบคทีเรีย Wolbachia ในทางกลับกันจีโนมทั้งหมดจะถูกลักลอบเข้าไปในเซลล์ของแมลงวันผลไม้แม้ว่าจะมีเพียงยีนบางตัวเท่านั้นที่ทำหน้าที่บางอย่างในภายหลัง

เนื่องจากการสลายตัวของดีเอ็นเอแทนยีนอย่างรวดเร็วนอกเซลล์จึงไม่น่าเป็นไปได้ที่การถ่ายโอนยีนในแนวนอนจะเกิดขึ้นในสัตว์จุลชีววิทยา ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการ การเกิดขึ้นของความต้านทานและเชื้อโรคที่แตกต่างกันเพียงอย่างเดียวสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับการถ่ายโอนยีนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติได้

การถ่ายโอนยีนดังกล่าวได้รับการพิสูจน์แล้วเช่นในแบคทีเรียในดิน "Agrobacterium tumefaciens" ซึ่งมีความสามารถในการถ่ายโอนดีเอ็นเอไปยังเซลล์พืชซึ่งเป็นกระบวนการที่นักชีววิทยาโมเลกุลชาวเบลเยียมอธิบายไว้เป็นครั้งแรก Marc Van Montagu และ Jozef Schell ในปี 1983 และที่ แบคทีเรียชนิดแท่งแกรมลบ "Bartonella henselae" ซึ่งสามารถถ่ายโอนดีเอ็นเอไปยังเซลล์ยูคาริโอตผ่านระบบขนส่งของมันเอง

ในทางกลับกันการถ่ายโอนยีนในแนวตั้งเป็นการข้ามที่เกิดขึ้นในบุคคลหรือพืชสองชนิดโดยอาศัยเพศโดยยีนจะถูกส่งต่อไปยังคนรุ่นต่อไป เรากำลังพูดถึงการส่งผ่านตามแนวดิ่งของการสืบเชื้อสาย

ตัวอย่างเช่นหากมีการผสมข้ามพันธุกรรมและพืชที่ไม่ผ่านการดัดแปรพันธุกรรมพืชที่ไม่ผ่านการดัดแปรพันธุกรรมจะใช้โครงสร้างของยีนด้วย นอกจากนี้ยังสามารถส่งต่อไปยังโครโมโซมที่มีความบกพร่องทางพันธุกรรม

ในกรณีของจุลินทรีย์การส่งผ่านดีเอ็นเอไปยังลูกหลานเรียกว่าการส่งผ่านแนวตั้ง คำนี้ยังอธิบายถึงการแพร่กระจายของเชื้อโรคระหว่างตั้งครรภ์กระบวนการคลอดและหลังคลอดจากแม่สู่ลูก โรคติดเชื้อสามารถเกิดขึ้นได้ที่นี่เช่นหัดเยอรมันหรือเอชไอวี

ฟังก์ชันและงาน

ในพันธุวิศวกรรมการถ่ายโอนยีนในแนวนอนใช้เพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม ขั้นตอนรวมถึงวิธีการมากมายที่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงเฉพาะเช่นไม่ว่าจะเป็นโปรคาริโอตหรือยูคาริโอต อดีตอธิบายสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีนิวเคลียส ตัวอย่างเช่นแบคทีเรียยูแบคทีเรียและอาร์เคียแบคทีเรียที่แม่นยำยิ่งขึ้น พวกมันโดดเด่นด้วยความสามารถในการปรับตัวทางชีวภาพที่สูงและสัณฐานวิทยาที่เรียบง่ายไม่มีไมโทคอนเดรียจีโนมที่ปราศจากจีโนมในไซโทพลาสซึมมีเมทริกซ์นอกเซลล์ที่ซับซ้อนและดีเอ็นเอเพิ่มเติม

ดังนั้นยูคาริโอตเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีนิวเคลียสและพัฒนาจากเซลล์แม่ที่มีนิวเคลียส สิ่งเหล่านี้อาจเป็นสปอร์หรือไซโกต ไซโกตเป็นเซลล์ดิพลอยด์ที่เกิดขึ้นจากเซลล์ไข่และอสุจิ สปอร์เป็นจุลินทรีย์เซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ที่มีความต้านทานต่ออิทธิพลของสิ่งแวดล้อมสูง

ในโปรคาริโอตการเปลี่ยนรูปการแปลงและการผันคำกริยาจะเกิดขึ้นในยูคาริโอตการเปลี่ยนถ่าย ในระหว่างการถ่ายโอนชิ้นส่วนดีเอ็นเอจะถูกถ่ายโอนระหว่างแบคทีเรียสองตัวผ่านการติดเชื้อแบคทีเรีย ในระหว่างการผันดีเอ็นเอจะถูกถ่ายโอนจากแบคทีเรียตัวหนึ่งไปยังอีกแบคทีเรียหนึ่ง จากผู้บริจาคไปยังผู้รับข้ามขอบเขตสายพันธุ์ แบคทีเรียที่ทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคมีปัจจัย F ที่ทำให้การผันคำกริยาเป็นไปได้ในตอนแรก การเชื่อมต่อระหว่างแบคทีเรียถูกสร้างขึ้นโดยใช้พลาสมาบริดจ์และผู้บริจาคจะถ่ายโอนพลาสมิดไปยังผู้รับ ในทางกลับกันการเปลี่ยนแปลงคือการดูดซึมดีเอ็นเออิสระโดยแบคทีเรีย

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

ขณะนี้นักวิจัยสามารถพิสูจน์ได้แล้วว่าการสร้างพันธุกรรมของมนุษย์ไม่เพียง แต่ถ่ายโอนจากรุ่นหนึ่งไปสู่รุ่นต่อไปโดยการถ่ายโอนยีนตามแนวตั้งเท่านั้น แต่มนุษย์ยังรับเชื้อเหล่านี้จากแบคทีเรียในช่วงวิวัฒนาการอีกด้วย ยีนจากจุลินทรีย์มากกว่าร้อยยีนพบทางเข้าสู่จีโนมของมนุษย์ผ่านการถ่ายโอนยีนในแนวนอน

ผลการวิจัยครั้งแรกก่อให้เกิดความปั่นป่วนในปี 2544 แต่ก็ยังถือว่าเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ เนื่องจากมีฐานข้อมูลจีโนมที่กว้างขวางมากขึ้นเมื่อหลายปีผ่านไปนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษจึงได้เปรียบเทียบยีนจากแมลงวันผลไม้บิชอพพยาธิตัวกลมและมนุษย์ด้วยการสร้างพันธุกรรมของจุลินทรีย์ ผลลัพธ์ในมนุษย์คือ 145 ยีนซึ่งมีพื้นเพมาจากโลกของจุลินทรีย์และยังช่วยตอบสนองภารกิจที่สำคัญเช่นพวกเขาเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญไขมันหรือในปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันต่างๆ

การถ่ายโอนยีนในแนวนอนดังกล่าวอาจเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สปีชีส์ต่างๆยังไม่แยกออกจากกัน ในทางตรงกันข้ามการถ่ายโอนยีนในรูปแบบนี้มีอยู่จนถึงทุกวันนี้ในไส้เดือนฝอยและแมลงวันผลไม้ แบคทีเรียดังกล่าวถูกนำเข้าสู่จีโนมของมนุษย์อย่างไรยังไม่ได้รับการชี้แจง คำอธิบายที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งคือไวรัสที่อาจทำหน้าที่เป็นวิธีการขนส่ง

โดยทั่วไปการถ่ายโอนยีนสามารถส่งผลดีต่อสุขภาพของสิ่งมีชีวิตโดยการทำให้พวกมันมีภูมิคุ้มกันต่อความอ่อนแอจากภายนอก แต่สิ่งที่ตรงกันข้ามก็สามารถเกิดขึ้นได้เช่นกันโดยเชื้อโรคเช่นเดียวกับในกรณีของไวรัส HI จะถูกส่งต่อไปยังสิ่งมีชีวิตอื่น