Genoverførsel

Under Genoverførsel henviser til den kunstige eller naturlige overførsel af fremmed genetisk materiale til en befrugtet ægcelle. Mere præcist overføres individuelle gener fra en donororganisme til en modtagerorganisme. Der sondres mellem vandret og lodret genoverførsel. Genoverførsel kan ske ved transformation, konjugering eller transfektion. Tekniske processer er for eksempel mikroinjektion eller den biolistiske metode, også kendt som ”genpistolen”.

Hvad er en genoverførsel?

Horisontal genoverførsel er en proces, hvor genetisk materiale indtages eller videreføres uden seksuel reproduktionsvej og uanset artsgrænser. I denne proces indføres et gen med en specifik egenskab i et genom og aktiveres der. Mere præcist betyder dette, at genetisk materiale ikke overføres langs en afstamning, mens vertikal genoverførsel finder sted gennem forfædre til afkom.

I evolutionsteorien giver horisontal genoverførsel en forklaring på forekomsten af ​​for eksempel mikroorganismer, der er kendetegnet ved store spring i udviklingen. Fra dette skal lodret transmission differentieres som en speciel form, hvorved patogener overføres til en anden via den genetiske sammensætning af en inficeret generation.

Der er påvist vandret overførsel i mikroorganismer og hvirvelløse dyr. For eksempel spredes gener, der er resistente over for antibiotika blandt bakterier. For Wolbachia-bakterier smugles derimod et helt genom ind i cellerne i en frugtflue, selvom kun nogle af generene senere har visse funktioner.

På grund af den hurtige nedbrydning af nuværende DNA uden for en celle er det temmelig usandsynligt, at der vil forekomme horisontal genoverførsel i den mikrobiologiske fauna. Oftest finder det sted på laboratoriet. Fremkomsten af ​​forskellige resistanser og patogener alene kunne igen give information om en naturligt forekommende genoverførsel.

En sådan genoverførsel er for eksempel blevet bevist i jordbakterien "Agrobacterium tumefaciens", som har evnen til at overføre DNA til planteceller, en proces, der først blev beskrevet af de belgiske molekylærbiologer Marc Van Montagu og Jozef Schell i 1983, og ved den gramnegative stavbakterie "Bartonella henselae", som er i stand til at overføre DNA til eukaryote celler via sit eget transportsystem.

Vertikal genoverførsel er på sin side et kors, der forekommer i to individer eller planter på seksuel basis, hvorved generene overføres til de næste generationer. Vi taler så om en transmission langs den lodrette nedstigningslinie.

Hvis for eksempel transgene og ikke-transgene planter krydses, optager de ikke-transgene planter også konstruktionerne af generne. Det kan også overføres til kromosomer, der har genetiske defekter.

I tilfælde af mikroorganismer kaldes overførsel af DNA til afkom lodret transmission. Dette udtryk beskriver også transmission af patogener under graviditet, fødselsprocessen og efter fødslen fra mor til barnet. Infektiøse sygdomme kan forekomme her, såsom røde hunde eller HIV.

Funktion & opgave

I genteknologi bruges horisontal genoverførsel til at skabe genetisk modificerede organismer. Proceduren inkluderer adskillige metoder, der afhænger af den aktuelle ændring, for eksempel om det er en prokaryot eller en eukaryot. Førstnævnte beskriver levende væsener, der ikke har en kerne. Disse er for eksempel bakterier, mere præcist eubakterier og archaebacteria. De er kendetegnet ved høj biologisk tilpasningsevne og en simpel morfologi, har ingen mitokondrier, et genom, der er frit i cytoplasmaet, har en kompleks ekstracellulær matrix og yderligere DNA.

I overensstemmelse hermed er eukaryoter organismer, der har en kerne og udvikler sig fra startceller, der indeholder kerne. Disse kan igen være sporer eller zygoter. En zygote er en diploid celle, der er opstået fra æg og sædceller. Sporer er enkelt- eller multicellulære mikroorganismer med en høj resistens over for miljøpåvirkninger.

I prokaryoter finder transformation, transduktion og konjugation sted, i eukaryoter, transfektion. Under transduktion overfører en infektion med bakteriofager DNA-fragmenter mellem to bakterier. Under konjugering overføres DNA fra en bakterie til en anden. Også fra donor til modtager på tværs af artsgrænser. Bakterier, der fungerer som donorer, har F-faktoren, der muliggør konjugering i første omgang. En forbindelse mellem bakterierne dannes ved hjælp af en plasmabro, og donoren overfører plasmidet til modtageren. Transformation er til gengæld optagelse af frit DNA af bakterier.

Sygdomme og lidelser

Forskere har nu været i stand til at bevise, at human genetisk makeup ikke kun blev overført fra en generation til den næste via lodret genoverførsel, men at mennesker også overtog dem fra bakterier i løbet af udviklingen. Mere end hundrede gener fra mikroorganismer kom ind i det humane genom via horisontal genoverførsel.

Resultatet af forskningen skabte først en opskum i 2001, men blev stadig betragtet som kontroversielt. Efterhånden som en mere omfattende genomdatabase blev tilgængelig i takt med årene, sammenlignede britiske forskere gener fra arter af frugtfluer, primater, forskellige rundorme og mennesker med den genetiske sammensætning af mikroorganismerne. Resultatet hos mennesker var 145 gener, som oprindeligt kommer fra en verden af ​​mikrober og også udfører vigtige opgaver, for eksempel er de involveret i lipidmetabolisme eller i forskellige immunreaktioner.

En sådan horisontal genoverførsel forekommer sandsynligvis på et tidspunkt, hvor de forskellige arter endnu ikke var splittet. I modsætning hertil har genoverførsel i denne form eksisteret til i dag i rundorm og frugtfluer. Hvordan sådanne bakterier blev introduceret i det humane genom er endnu ikke afklaret. En mulig forklaring er vira, der kunne have fungeret som et transportmiddel.

Generelt kan genoverførsel have en positiv effekt på organismenes helbred ved at gøre dem immune over for ekstern følsomhed, men det modsatte kan også forekomme, hvorved patogener, som i tilfældet med HI-virussen, overføres til en anden organisme.