Chuyển gen

Phía dưới cái Chuyển gen đề cập đến việc chuyển nhân tạo hoặc tự nhiên vật liệu di truyền ngoại lai vào tế bào trứng đã thụ tinh. Chính xác hơn, các gen riêng lẻ được chuyển từ sinh vật cho sang sinh vật nhận. Sự phân biệt giữa chuyển gen theo chiều ngang và chiều dọc. Chuyển gen có thể diễn ra bằng cách biến nạp, tiếp hợp hoặc chuyển đoạn. Các quy trình kỹ thuật, ví dụ, vi tiêm hoặc phương pháp lưỡng cực, còn được gọi là “súng bắn gen”.

Chuyển gen là gì?

Chuyển gen theo chiều ngang là một quá trình trong đó vật chất di truyền được tiếp nhận hoặc di truyền mà không cần con đường sinh sản hữu tính và không phân biệt ranh giới loài. Một gen với một đặc tính nhất định được đưa vào bộ gen và được kích hoạt ở đó. Chính xác hơn, điều này có nghĩa là vật chất di truyền không được chuyển theo dòng dõi, trong khi chuyển gen theo chiều dọc diễn ra từ tổ tiên sang thế hệ con cái.

Trong thuyết tiến hóa, chuyển gen theo chiều ngang cung cấp lời giải thích cho sự xuất hiện của các vi sinh vật được đặc trưng bởi những bước phát triển nhảy vọt. Do đó, đến lượt nó, lây truyền dọc phải được phân biệt như một dạng đặc biệt, theo đó mầm bệnh được truyền sang người khác thông qua cấu tạo di truyền của một thế hệ bị nhiễm.

Chuyển dịch ngang đã được chứng minh ở vi sinh vật và động vật không xương sống. Ví dụ, gen kháng thuốc kháng sinh lây lan giữa các vi khuẩn. Mặt khác, đối với vi khuẩn Wolbachia, toàn bộ bộ gen được nhập lậu vào tế bào của ruồi giấm, ngay cả khi chỉ một số gen sau này đảm nhận một số chức năng nhất định.

Do sự phân hủy nhanh chóng của DNA gây độc bên ngoài tế bào, nên ít có khả năng xảy ra chuyển gen ngang trong khu hệ vi sinh vật. Chủ yếu là nó diễn ra trong phòng thí nghiệm. Sự xuất hiện của các kháng khác nhau và các mầm bệnh có thể cung cấp thông tin về sự chuyển gen tự nhiên.

Việc chuyển gen như vậy đã được chứng minh, ví dụ, ở vi khuẩn đất "Agrobacterium tumefaciens", có khả năng chuyển DNA vào tế bào thực vật, một quá trình được các nhà sinh học phân tử người Bỉ Marc Van Montagu và Jozef Schell mô tả lần đầu tiên vào năm 1983, và tại vi khuẩn hình que gram âm "Bartonella henselae", có thể chuyển DNA vào tế bào nhân thực thông qua hệ thống vận chuyển của chính nó.

Chuyển gen dọc, đến lượt nó, là phép lai chéo xảy ra ở hai cá thể hoặc cây trồng trên cơ sở hữu tính, nhờ đó các gen được truyền cho các thế hệ tiếp theo. Sau đó, chúng ta đang nói về một sự truyền tải dọc theo đường thẳng đứng.

Ví dụ, nếu cây chuyển gen và cây không chuyển gen được lai với nhau, thì cây không chuyển gen cũng có cấu trúc của gen. Nó cũng có thể được truyền cho các nhiễm sắc thể có khiếm khuyết di truyền.

Trong trường hợp vi sinh vật, sự truyền DNA cho con cái được gọi là sự truyền dọc. Thuật ngữ này cũng mô tả sự lây truyền mầm bệnh trong thời kỳ mang thai, quá trình sinh nở và sau khi sinh từ mẹ sang con. Các bệnh truyền nhiễm như rubella hoặc HIV có thể xảy ra ở đây.

Chức năng & nhiệm vụ

Trong kỹ thuật di truyền, chuyển gen ngang được sử dụng để tạo ra các sinh vật biến đổi gen. Quy trình này bao gồm nhiều phương pháp phụ thuộc vào sự thay đổi được đề cập, ví dụ: nó là prokaryote hay eukaryote. Câu trước mô tả những sinh vật sống không có hạt nhân. Ví dụ, chúng là vi khuẩn, chính xác hơn là vi khuẩn eubacteria và vi khuẩn khảo cổ. Chúng được đặc trưng bởi khả năng thích nghi sinh học cao và hình thái đơn giản, không có ti thể, không có bộ gen trong tế bào chất, có chất nền ngoại bào phức tạp và DNA bổ sung.

Theo đó, sinh vật nhân thực là sinh vật có nhân và phát triển từ tế bào bắt đầu có chứa nhân. Đến lượt chúng có thể là bào tử hoặc hợp tử. Hợp tử là tế bào lưỡng bội được phát sinh từ tế bào trứng và tinh trùng. Bào tử là những vi sinh vật đơn bào hoặc đa bào có khả năng chống chịu cao với các ảnh hưởng của môi trường.

Ở sinh vật nhân sơ diễn ra quá trình biến nạp, tiếp hợp và tiếp hợp, ở sinh vật nhân thực là hoán vị. Trong quá trình tải nạp, các đoạn DNA được chuyển giữa hai vi khuẩn thông qua việc lây nhiễm vi khuẩn. Trong quá trình tiếp hợp, DNA được chuyển từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác. Cũng từ người cho đến người nhận qua ranh giới loài. Vi khuẩn đóng vai trò là người cho có yếu tố F giúp cho sự tiếp hợp có thể xảy ra ngay từ đầu. Kết nối giữa các vi khuẩn được tạo ra bằng cầu nối huyết tương và người cho sẽ chuyển plasmid cho người nhận. Đến lượt nó, sự biến đổi là sự hấp thụ DNA tự do của vi khuẩn.

Bệnh tật & ốm đau

Trong khi đó, các nhà nghiên cứu đã có thể chứng minh rằng gen của con người không chỉ được chuyển từ thế hệ này sang thế hệ khác thông qua chuyển gen dọc, mà con người còn tiếp nhận chúng từ vi khuẩn trong quá trình tiến hóa. Hơn một trăm gen từ vi sinh vật xâm nhập vào bộ gen người thông qua chuyển gen ngang.

Kết quả nghiên cứu lần đầu tiên gây xôn xao dư luận vào năm 2001, nhưng vẫn được coi là gây tranh cãi. Khi cơ sở dữ liệu bộ gen mở rộng hơn ngày càng tăng, các nhà khoa học Anh đã so sánh gen của các loài ruồi giấm, linh trưởng, giun đũa khác nhau và con người với cấu tạo gen của vi sinh vật. Kết quả ở người là 145 gen, ban đầu đến từ thế giới vi khuẩn và cũng thực hiện các nhiệm vụ quan trọng, ví dụ chúng tham gia vào quá trình chuyển hóa lipid hoặc trong các phản ứng miễn dịch khác nhau.

Sự chuyển gen ngang như vậy có thể xảy ra vào thời điểm các loài khác nhau chưa tách ra. Ngược lại, chuyển gen bằng hình thức này đã tồn tại cho đến ngày nay ở tuyến trùng và ruồi giấm. Làm thế nào những vi khuẩn như vậy được đưa vào bộ gen người vẫn chưa được làm rõ. Một lời giải thích có thể xảy ra là virus có thể được dùng làm phương tiện vận chuyển.

Nói chung, chuyển gen có thể có tác động tích cực đến sức khỏe của sinh vật bằng cách làm cho chúng miễn dịch với sự mẫn cảm bên ngoài, nhưng điều ngược lại cũng có thể xảy ra, theo đó mầm bệnh, như trong trường hợp của vi rút HI, được truyền sang sinh vật khác.