Gene chuyển giao là việc chuyển nhân tạo hoặc tự nhiên vật liệu di truyền ngoại lai vào 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 chiều ngang và chiều dọc được thực hiện gen chuyển khoản. Gene chuyển giao có thể diễn ra bằng cách biến nạp, tiếp hợp hoặc chuyển đoạn. Các phương pháp kỹ thuật, ví dụ, vi tiêm hoặc phương pháp lưỡng cực, còn được gọi là “súng bắn gen”.
Chuyển gen là gì?
Chuyển gen là việc chuyển nhân tạo hoặc tự nhiên vật liệu di truyền lạ vào trứng đã thụ tinh. 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. Trong quá trình này, một gen có đặc tính cụ thể 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, trong khi chuyển gen theo chiều dọc xảy ra từ tổ tiên sang con cháu. Trong lý thuyết tiến hóa, chuyển gen theo chiều ngang cung cấp lời giải thích cho sự xuất hiện của vi sinh vật, chẳng hạn, chúng được đặc trưng bởi những bước tiến hóa nhảy vọt mạnh mẽ. Truyền dọc, trong đó mầm bệnh được truyền sang thế hệ khác thông qua vật chất di truyền của thế hệ bị nhiễm bệnh, phải phân biệt đây là dạng đặc biệt. Ở vi sinh vật và động vật không xương sống, chuyển dịch ngang được ghi nhận. Ở giữa vi khuẩn, ví dụ, các gen có khả năng chống lại kháng sinh Lan tràn. Trong Wolbachia vi khuẩnMặt khác, toàn bộ bộ gen được chuyển 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, việc chuyển gen theo chiều ngang khó có thể xảy ra trong khu hệ vi sinh vật. Chủ yếu là nó diễn ra trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, sự xuất hiện của các lực cản khác nhau và mầm bệnh một mình 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 mô tả lần đầu tiên bởi các nhà sinh học phân tử người Bỉ Marc Van Montagu và Jozef Schell vào năm 1983, và trong Gram -Vi khuẩn hình que âm tính Bartonella henselae, có khả năng chuyển DNA vào tế bào nhân thực thông qua hệ thống vận chuyển của chính nó. Chuyển gen dọc, đến lượt nó, là một phép lai diễn ra giữa 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 sự truyền thừa theo dòng dọc. Ví dụ, nếu cây chuyển gen và cây không chuyển gen được lai với nhau, thì cây không chuyển gen cũng chọn cấu trúc của gen. Tương tự như vậy, nó có thể là một vấn đề nhiễm sắc thể có khiếm khuyết về gen. Ở vi sinh vật, sự di truyền DNA cho con cái được gọi là sự truyền dọc. Đến lượt mình, thuật ngữ này mô tả thêm việc truyền tải mầm bệnh suốt trong mang thai, quá trình sinh nở và sau khi sinh của mẹ đối với con. Các bệnh truyền nhiễm có thể xảy ra ở đây, ví dụ rubella hoặc HIV.
Chức năng và nhiệm vụ
In kỹ thuật di truyền, chuyển gen ngang được sử dụng để tạo ra các sinh vật biến đổi gen. Quá trình này bao gồm nhiều phương pháp tùy thuộc vào biến đổi cụ thể, chẳng hạn như nó là prokaryote hay eukaryote. Trước đây là đề cập đến các sinh vật không có nhân tế bào. Đây là những ví dụ 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 mitochondria, một bộ gen tự do 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 ban đầu chứa nhân. Đến lượt nó, chúng có thể là bào tử hoặc hợp tử. Hợp tử là tế bào lưỡng bội phát sinh từ trứng và tinh trùng ô. 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 xảy ra quá trình biến nạp, tải nạp và tiếp hợp; ở sinh vật nhân thực xảy ra hoán vị. Trong quá trình tải nạp, các đoạn DNA được chuyển giữa hai vi khuẩn bằng cách lây nhiễm vi khuẩn. Trong quá trình tiếp hợp, DNA được chuyển từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác. Ngay cả từ người cho sang người nhận qua ranh giới loài. Vi khuẩn đóng vai trò là nhà tài trợ có yếu tố F giúp cho sự tiếp hợp có thể xảy ra ngay từ đầu. Sử dụng cầu nối huyết tương, một kết nối được tạo ra giữa vi khuẩn và người cho sẽ chuyển plasmid sang người nhận. Chuyển đổi, đến lượt nó, là sự hấp thụ DNA tự do của vi khuẩn.
Bệnh tật và rối loạn
Các nhà nghiên cứu hiện đã có thể chứng minh rằng vật chất di truyền 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 nó từ vi khuẩn trong quá trình tiến hóa. Do đó, hơn một trăm gen từ vi sinh vật đã 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. Nhiều năm trôi qua, cơ sở dữ liệu bộ gen phong phú hơn cuối cùng cũng có sẵn và các nhà khoa học Anh đã so sánh gen từ các loài ruồi giấm, động vật linh trưởng, các loài giun tròn khác nhau và con người với vật liệu di truyền từ vi sinh vật. Trong trường hợp của con người, kết quả là 145 gen có nguồn gốc từ thế giới vi sinh vật và chúng cũng thực hiện các chức năng quan trọng, chẳng hạn như liên quan đến Sự trao đổi chất béo hoặc trong các phản ứng miễn dịch khác nhau. Sự chuyển gen theo chiều ngang như vậy có thể xảy ra vào thời điểm các loài khác nhau chưa tách ra. Ngược lại, ở giun tròn và ruồi giấm, sự chuyển gen ở dạng này vẫn tồn tại cho đến ngày nay. Tuy nhiên, người ta vẫn chưa thể làm rõ việc buôn lậu những vi khuẩn như vậy vào bộ gen người đã diễn ra như thế nào. Một lời giải thích có thể là virus, có thể đóng vai trò là người vận chuyển. Nói chung, chuyển gen có thể có cả tác động tích cực đến sức khỏe của các sinh vật bằng cách làm cho chúng miễn dịch với các tính nhạy cảm bên ngoài, nhưng điều ngược lại cũng có thể xảy ra theo đó các mầm bệnh, như trong trường hợp HIV, được truyền sang một sinh vật khác.