Horizontaler Gentransfer
Horizontaler Gentransfer (HGT) (oder Lateraler Gentransfer) ist jeder Prozess, bei dem ein Organismus genetisches Material von einem anderen Organismus erhält, ohne dessen Nachkommen zu sein.
Im Gegensatz dazu findet ein vertikaler Transfer statt, wenn ein Organismus genetisches Material von seinem Vorfahren, z.B. seinem Elternteil oder einer Spezies, aus der er sich entwickelt hat, erhält.
Die meisten Überlegungen in der Genetik haben sich auf den vertikalen Transfer konzentriert, aber es gibt ein wachsendes Bewusstsein, dass der horizontale Gentransfer ein bedeutendes Phänomen ist. Unter den Einzellern könnte er die dominierende Form des Gentransfers sein. Der künstliche horizontale Gentransfer ist eine Form der Gentechnik.
Mechanismus
Es gibt mehrere Mechanismen für den horizontalen Gentransfer:
- Transformation, die genetische Veränderung einer Zelle durch die Einführung, Aufnahme und Expression von fremdem genetischen Material (DNA oder RNA). Dieser Prozess ist bei Bakterien relativ häufig, bei Eukaryonten jedoch weniger häufig. Die Transformation wird häufig in Labors verwendet, um neue Gene für Experimente oder für industrielle oder medizinische Anwendungen in Bakterien einzufügen.
- Transduktion, der Prozess, bei dem bakterielle DNA von einem Bakterium zu einem anderen durch ein bakterielles Virus (einen Bakteriophagen oder "Phage") bewegt wird.
- Bakterielle Konjugation, ein Prozess, bei dem eine Bakterienzelle genetisches Material durch Zell-zu-Zell-Kontakt auf eine andere Zelle überträgt.
- Ein Gentransfermittel oder 'GTA' ist ein virusähnliches Element, das zufällige Stücke des Wirtschromosoms enthält. Sie kommen in den meisten Mitgliedern der Alphaproteobakterien-Ordnung Rhodobacterales vor. Sie werden durch das Wirtsgenom kodiert. GTAs übertragen DNA so häufig, dass sie in der Evolution eine wichtige Rolle spielen können.
In einem Bericht aus dem Jahr 2010 wurde festgestellt, dass Gene für Antibiotikaresistenz durch technische GTAs im Labor übertragen werden könnten. - Integrone, ein bakterieller "Bausatz" zur Übertragung von Genkassetten.
Geschichte
Der horizontale Gentransfer wurde erstmals 1959 in Japan in einer Publikation beschrieben, in der die Übertragung von Antibiotikaresistenzen zwischen verschiedenen Bakterienarten nachgewiesen wurde.
Mitte der 1980er Jahre schlug Syvanen vor, dass der laterale Gentransfer nicht nur biologische Bedeutung habe, sondern seit Beginn des Lebens auf der Erde an der Gestaltung der Evolutionsgeschichte beteiligt sei.
"Studien von Genen und Genomen weisen zunehmend darauf hin, dass ein beträchtlicher horizontaler Transfer zwischen Prokaryonten stattgefunden hat". Das Phänomen scheint auch für einzellige Eukaryonten eine gewisse Bedeutung gehabt zu haben. Wie Bapteste et al. feststellen, "deuten zusätzliche Beweise darauf hin, dass der Gentransfer auch ein wichtiger evolutionärer Mechanismus in der Prokaryontenevolution sein könnte".
Es gibt einige Hinweise darauf, dass sogar noch höhere Pflanzen und Tiere betroffen sind. Dies stellen Richardson und Palmer (2007) fest: "Der horizontale Gentransfer (HGT) hat eine wichtige Rolle in der bakteriellen Evolution gespielt und ist bei bestimmten einzelligen Eukaryonten ziemlich häufig. Die Prävalenz und Bedeutung von HGT in der Evolution mehrzelliger Eukaryonten ist jedoch nach wie vor unklar".
Fragen und Antworten
F: Was ist horizontaler Gentransfer?
A: Horizontaler Gentransfer ist ein Prozess, bei dem ein Organismus genetisches Material von einem anderen Organismus erwirbt, der nicht sein Nachkomme ist.
F: Wie unterscheidet sich der horizontale Gentransfer vom vertikalen Transfer?
A: Vertikaler Gentransfer liegt vor, wenn ein Organismus genetisches Material von seinem Vorfahren erhält, während horizontaler Gentransfer vorliegt, wenn ein Organismus genetisches Material von einem anderen Organismus, der nicht sein Nachkomme ist, erwirbt.
F: Worauf konzentrieren sich die meisten Überlegungen in der Genetik?
A: Die meisten Überlegungen in der Genetik haben sich auf den vertikalen Transfer konzentriert.
F: Warum ist der horizontale Gentransfer ein wichtiges Phänomen?
A: Der horizontale Gentransfer ist ein bedeutendes Phänomen, weil er bei Einzellern die vorherrschende Form des Gentransfers sein kann.
F: Was ist künstlicher horizontaler Gentransfer?
A: Der künstliche horizontale Gentransfer ist eine Form der Gentechnik, bei der absichtlich genetisches Material von einem Organismus auf einen anderen übertragen wird.
F: Kann horizontaler Gentransfer zwischen Organismen verschiedener Arten stattfinden?
A: Ja, horizontaler Gentransfer kann zwischen Organismen verschiedener Arten stattfinden.
F: Gibt es bei allen Organismen einen horizontalen Gentransfer?
A: Nein, nur bei einigen Organismen findet horizontaler Gentransfer statt, insbesondere bei Einzellern.
