Hauptunterschied – vertikaler vs. horizontaler Gentransfer
Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material zwischen Organismen übertragen oder ausgetauscht wird. DNA, die funktionelle Gene trägt, wird zwischen Organismen ausgetauscht, wodurch sich ihre genomische Zusammensetzung ändert. Es kann in zwei Arten auftreten, die als vertikaler Gentransfer und horizontaler Gentransfer bezeichnet werden. Horizontaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material zwischen nicht verwandten Individuen übertragen wird. Vertikaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem Gene von Eltern auf ihre Nachkommen übertragen werden. Dies ist der Hauptunterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer. Vertikaler Gentransfer ist unter Organismen üblich, während horizontaler Gentransfer weniger verbreitet ist.
Was ist vertikaler Gentransfer?
Vertikaler Gentransfer ist eine Methode des Gentransfers von den Eltern auf ihre Nachkommen. Es kann entweder durch sexuelle Fortpflanzung oder asexuelle Fortpflanzung oder künstliche Mechanismen auftreten. Dieser Prozess ist ein gemeinsamer Mechanismus, der zwischen verwandten Organismen stattfindet. Die Weitergabe von Genome von einer Generation an die nächste Generation erfolgt auf natürliche Weise durch vertikalen Gentransfer in lebenden Organismen. In Pflanzenzüchtungsprogrammen wird der vertikale Gentransfer absichtlich durchgeführt, um wichtige Gene auf die F1-Generation zu übertragen. Zwei Pflanzen werden sexuell gekreuzt, um ihre Gene zu mischen und an die nächste Generation weiterzugeben. Dadurch können wertvolle Eigenschaften in den Nachkommen gespeichert werden, die in zukünftigen Generationen weitergegeben werden können.
Bei Bakterien ist die häufigste asexuelle Fortpflanzungsmethode die binäre Sp altung. Die binäre Sp altung führt zu zwei identischen Bakterienzellen. Es ist ein Beispiel für ein vertikales Gentransferverfahren von Bakterien. Beim Menschen wird die Krankheit namens AIDS aufgrund des vertikalen Gentransfers von der Mutter auf das Baby übertragen.
Abbildung 01: Vertikaler Gentransfer von Bakterien während der binären Sp altung
Was ist horizontaler Gentransfer?
Horizontaler Gentransfer ist ein Mechanismus, bei dem genetisches Material zwischen nicht verwandten Organismen übertragen wird. Es wird auch als lateraler Gentransfer bezeichnet. Es tritt zwischen verschiedenen Genomen auf, beispielsweise zwischen verschiedenen Arten. Durch Gentransfer erh alten Organismen unterschiedliche Eigenschaften. Der horizontale Gentransfer unterscheidet sich vom Gentransfer von den Eltern auf die Nachkommen.
Der horizontale Gentransfer wird durch mehrere Arten von DNA, die Organismen besitzen, erleichtert. Sie sind hauptsächlich mobile genetische Elemente wie Transposons (springende Gene), Plasmide (nicht-chromosomale zirkuläre DNA) und Bakteriophagen (Bakterien, die Viren infizieren). Dies geschieht über mehrere Mechanismen wie folgt.
Horizontale Gentransfermechanismen
Verwandlung
Prokaryoten sind in der Lage, freie DNA in Form von Plasmiden speziell aufzunehmen.
Bakterielle Konjugation
Ein Modus der sexuellen Fortpflanzung, der zwischen zwei vorübergehend verbundenen Zellen auftritt. Während der Konjugation werden F-Plasmide vom Spender auf den Empfänger übertragen, was zu einem genetischen Materi altransfer zwischen zwei Organismen führt, wie in Abbildung 02 gezeigt. Dies ist der Hauptmechanismus, der am horizontalen Gentransfer beteiligt ist.
Transduktion
Bakteriophagen sind in der Lage, ihre DNA in ein Bakterium zu injizieren, wenn sie infiziert sind, was zu einem Gentransfer zwischen zwei Bakterien während der zweiten Infektion führt. Dies geschieht über zwei Prozesse, die generalisierte und spezialisierte Transduktion genannt werden.
Verwendung des horizontalen Gentransfers
Horizontaler Gentransfer wird in der Gentechnik eingesetzt. Beim horizontalen Gentransfer kann fremde DNA rekombiniert oder in das Genom des Empfängerorganismus eingefügt werden. Es ermöglicht den Empfängern, neue Eigenschaften zu erwerben, die für Wachstum und Überleben wichtig sind. Der horizontale Gentransfer ist extrem wichtig für die Anpassung und Evolution sowohl von Prokaryoten als auch von Eukaryoten. Günstige Eigenschaften werden durch natürliche Selektion gefiltert und in die Evolution eingebracht. Einige Organismen erwerben durch horizontalen Gentransfer Gene, die für die Anpassung und Evolution wertvoll sind. Beispielsweise ist der Erwerb von Antibiotikaresistenz durch Bakterien das Ergebnis eines horizontalen Gentransfers.
Horizontaler Gentransfer wird bei eng verwandten Taxa am meisten bevorzugt als bei sehr unterschiedlichen Arten. Es kann auch zwischen Bakterien auftreten, die in derselben Mikroumgebung leben.
Abbildung 02: Horizontaler Gentransfer von Bakterien während der Konjugation
Was ist der Unterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer?
Vertikaler vs. Horizontaler Gentransfer |
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| Vertikaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material von den Eltern auf die Nachkommen durch Reproduktion übertragen wird. | Horizontaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material zwischen nicht verwandten Organismen übertragen wird. |
| Methoden | |
| Es kann durch sexuelle, asexuelle oder künstliche Mittel auftreten. | Transformation, Transduktion und bakterielle Konjugation sind Mechanismen, die am horizontalen Gentransfer beteiligt sind. |
| Vorkommen | |
| Es ist ein allgemeiner Vorgang. | Es ist ein weniger verbreiteter Vorgang. |
| Abhängigkeit von mobiler DNA | |
| Es hängt nicht von mobilen genetischen Elementen ab. | Möglich durch mobile DNA-Elemente wie Transposons, Plasmide, Bakteriophagen. |
Zusammenfassung – Vertikaler vs. horizontaler Gentransfer
Gentransfer kann zwischen verwandten und nicht verwandten Personen stattfinden. Es gibt zwei Haupttypen des Gentransfers, die als vertikal und horizontal bezeichnet werden. Die vertikale Genübertragung erfolgt von den Eltern auf die Nachkommen. Bei der Fortpflanzung oder Pflanzenkreuzung werden Gene von den Eltern auf die Nachkommen übertragen. Der horizontale Gentransfer findet zwischen verschiedenen Arten statt, die nicht miteinander verwandt sind. Es ist nicht als vertikaler Gentransfer durchführbar. Aufgrund mobiler DNA-Elemente wie Plasmide, springender Gene und Bakteriophagen tauschen Gene jedoch horizontal über Konjugation, Transduktion und Transformation zwischen Organismen aus. Horizontaler Gentransfer ist bei Bakterien und Archaeen üblicher als bei Eukaryoten. Dies ist der Unterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer.
