Mahalagang Pagkakaiba – Vertical vs Horizontal Gene Transfer
Ang Gene transfer ay tumutukoy sa prosesong naglilipat o nagpapalitan ng genetic material sa pagitan ng mga organismo. Ang DNA na nagtataglay ng mga functional na gene ay ipinagpapalit sa mga organismo na nagdudulot ng pagbabago sa kanilang genomic na komposisyon. Maaari itong mangyari sa dalawang uri na pinangalanang vertical gene transfer at horizontal gene transfer. Ang pahalang na paglipat ng gene ay tumutukoy sa proseso kung saan ang genetic na materyal ay inililipat sa pagitan ng mga hindi nauugnay na indibidwal. Vertical gene transfer ay tumutukoy sa proseso kung saan ang mga gene ay inililipat mula sa magulang patungo sa kanilang mga supling. Ito ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng patayo at pahalang na paglipat ng gene. Ang vertical na paglipat ng gene ay karaniwan sa mga organismo habang ang pahalang na paglipat ng gene ay hindi gaanong karaniwan.
Ano ang Vertical Gene Transfer?
Ang Vertical gene transfer ay isang paraan ng paglilipat ng gene mula sa magulang patungo sa kanilang mga supling. Maaari itong mangyari alinman sa pamamagitan ng sekswal na pagpaparami o asexual reproduction o artipisyal na mekanismo. Ang prosesong ito ay isang karaniwang mekanismo na nangyayari sa pagitan ng mga magkakaugnay na organismo. Ang mga genome ay ipinasa mula sa isang henerasyon hanggang sa susunod na henerasyon ay nangyayari sa pamamagitan ng vertical na paglilipat ng gene sa mga buhay na organismo nang natural. Sa mga programa sa pagpaparami ng halaman, ang paglilipat ng patayong gene ay sadyang ginagawa upang ilipat ang mahahalagang gene sa henerasyong F1. Dalawang halaman ang itinawid nang sekswal upang paghaluin ang kanilang mga gene at ipasa sa susunod na henerasyon. Sa paggawa nito, maiimbak ang mahahalagang katangian sa mga supling na nagbibigay-daan sa sirkulasyon sa mga susunod na henerasyon.
Sa bacteria, ang pinakakaraniwang paraan ng asexual reproduction ay binary fission. Ang binary fission ay nagreresulta sa dalawang magkaparehong bacterial cells. Ito ay isang halimbawa ng vertical gene transfer method ng bacteria. Sa mga tao, ang sakit na tinatawag na AIDS ay naililipat mula sa magulang na ina patungo sa sanggol dahil sa vertical gene transfer.
Figure 01: Vertical gene transfer ng bacteria sa panahon ng binary fission
Ano ang Horizontal Gene Transfer?
Ang Horizontal gene transfer ay isang mekanismo kung saan ang genetic material ay inililipat sa pagitan ng mga hindi nauugnay na organismo. Ito ay kilala rin bilang lateral gene transfer. Ito ay nangyayari sa pagitan ng iba't ibang genome tulad ng sa pagitan ng iba't ibang species. Ang mga organismo ay nakakakuha ng iba't ibang katangian sa pamamagitan ng paglilipat ng gene. Ang pahalang na paglipat ng gene ay iba sa gene na naglilipat mula sa magulang patungo sa mga supling.
Ang pahalang na paglilipat ng gene ay ginagawang madali dahil sa ilang uri ng DNA na taglay ng mga organismo. Ang mga ito ay pangunahing mga mobile genetic na elemento tulad ng mga transposon (jumping genes), plasmids (non-chromosomal circular DNA), at bacteriophage (bacteria infecting virus). Ito ay nangyayari sa pamamagitan ng ilang mga mekanismo tulad ng sumusunod.
Horizontal Gene Transfer Mechanisms
Pagbabago
Ang mga prokaryote ay nakakakuha ng libreng DNA sa anyo ng mga plasmid lalo na.
Bacterial Conjugation
Isang paraan ng sekswal na pagpaparami na nangyayari sa pagitan ng pansamantalang konektadong dalawang cell. Sa panahon ng conjugation, ang F plasmids ay inililipat mula sa donor patungo sa recipient na nagreresulta sa genetic material transfer sa pagitan ng dalawang organismo gaya ng ipinapakita sa figure 02. Ito ang pangunahing mekanismong kinasasangkutan ng horizontal gene transfer.
Transduction
Ang Bacteriophage ay nagagawang mag-inject ng DNA nito sa isang bacterium kapag nahawahan, na nagreresulta sa paglilipat ng gene sa pagitan ng dalawang bacteria sa panahon ng pangalawang impeksiyon. Nangyayari ito sa pamamagitan ng dalawang prosesong pinangalanang pangkalahatan at dalubhasang transduction.
Mga Paggamit ng Horizontal Gene Transfer
Horizontal gene transfer ay ginagamit sa genetic engineering. Ang dayuhang DNA ay maaaring i-recombine o ipasok sa genome ng recipient organism sa pahalang na paglilipat ng gene. Nagbibigay-daan ito sa mga tatanggap na makakuha ng mga bagong katangian na mahalaga para sa paglaki at kaligtasan. Ang pahalang na paglipat ng gene ay napakahalaga sa pagbagay at ebolusyon ng parehong prokaryotes at eukaryotes. Ang mga kanais-nais na katangian ay sinasala sa pamamagitan ng natural na pagpili at nag-ambag sa ebolusyon. Ang ilang mga organismo ay nakakakuha ng mga gene na mahalaga para sa adaptasyon at ebolusyon sa pamamagitan ng pahalang na paglipat ng gene. Halimbawa, ang pagkuha ng antibiotic resistivity ng bacteria ay resulta ng horizontal gene transfer.
Ang pahalang na paglipat ng gene ay pinakapabor sa mga malapit na nauugnay na taxa kaysa sa ibang uri ng hayop. Maaari rin itong mangyari sa pagitan ng bacteria na naninirahan sa parehong microenvironment.
Figure 02: Pahalang na paglipat ng gene ng bacteria sa panahon ng conjugation
Ano ang pagkakaiba ng Vertical at Horizontal Gene Transfer?
Vertical vs Horizontal Gene Transfer |
|
| Tumutukoy ang vertical gene transfer sa prosesong naglilipat ng genetic material mula sa magulang patungo sa supling sa pamamagitan ng pagpaparami. | Tumutukoy ang horizontal gene transfer sa prosesong naglilipat ng genetic material sa pagitan ng mga hindi nauugnay na organismo. |
| Mga Paraan | |
| Maaari itong mangyari sa pamamagitan ng sekswal, asexual o artipisyal na paraan. | Ang pagbabagong-anyo, transduction at bacterial conjugation ay mga mekanismong kasangkot sa horizontal gene transfer. |
| Pangyayari | |
| Ito ay isang karaniwang proseso. | Ito ay isang hindi pangkaraniwang proseso. |
| Dependency sa Mobile DNA | |
| Hindi ito nakadepende sa mga mobile genetic na elemento. | Posible ito dahil sa mga mobile na elemento ng DNA gaya ng mga transposon, plasmids, bacteriophage. |
Buod – Vertical vs Horizontal Gene Transfer
Gene transfer ay maaaring mangyari sa pagitan ng mga nauugnay at hindi nauugnay na indibidwal. Mayroong dalawang pangunahing uri ng paglilipat ng gene na pinangalanang patayo at pahalang. Ang vertical na paghahatid ng gene ay nangyayari mula sa magulang hanggang sa mga supling. Sa panahon ng pagpaparami o pagtatawid ng halaman, ang mga gene ay inililipat mula sa mga magulang patungo sa mga supling. Ang pahalang na paglipat ng gene ay nangyayari sa pagitan ng iba't ibang uri ng hayop na hindi magkakaugnay. Hindi ito magagawa bilang paglilipat ng patayong gene. Gayunpaman, dahil sa mga mobile na elemento ng DNA tulad ng plasmids, jumping genes at bacteriophage, ang mga gene ay nagpapalitan sa mga organismo nang pahalang sa pamamagitan ng conjugation, transduction at transformation. Ang pahalang na paglipat ng gene ay karaniwan sa bacteria at archaea kaysa sa mga eukaryote. Ito ang pagkakaiba sa pagitan ng patayo at pahalang na paglipat ng gene.
