Valideynlərdən nəslə deyil, üfüqi gen transferi kimi bir fenomen kəşf edildiyi gündən planetimizdəki bütün canlılar aləmi vahid informasiya sistemi kimi təmsil olunur. Və bu sistemdə bir növün uğurlu təkamül ixtirasını digərindən götürmək mümkün olur. Şaquli və üfüqi gen transferi nədir, bu prosesin mexanizmləri nədir və üzvi aləmdəki nümunələr - bütün bunlar məqalədir.
Qonşu genləri
Hər kəs bilir ki, genlərimizi valideynlərimizdən alırıq. Və onlar valideynlərindəndirlər. Bu şaquli köçürmədir. Və birdən-birə yaşamaq və ya uyğunlaşma üçün faydalı olduğu ortaya çıxan mutasiya baş verərsə və populyasiyanın genomunda öz yerini tutsa, o zaman növ varlıq mübarizəsində üstünlüklər qazanacaq.
Eyni zamanda insanın öz genləri,aphids öz var və köpəkbalığı öz var. Onların növlər arasında keçməsi demək olar ki, mümkün deyil. Amma bəzən belə olur - bu, üfüqi gen transferidir.
Müasir genetik mühəndisliyi bunu edir. Genetik cəhətdən dəyişdirilmiş orqanizmlər bu cür gen transferinin nəticəsidir (məsələn, yuxarıdakı fotoşəkildə parlaq tardiqrad). Lakin təbiətdə bu fenomen uzun müddətdir mövcuddur.
Məsələnin ürəyi
Vertikal gen transferi irsi materialın valideyn formalarından qız orqanizmlərinə ötürülməsi hadisəsidir.
Üfüqi gen transferi genlərin bir yetkin orqanizmdən digərinə köçürülməsinin təbii vəziyyətidir. Eyni zamanda obyektiv olaraq iki orqanizm mövcuddur və bəzən onlar müxtəlif bioloji növlərə aiddir.
Bakteriyalarda üfüqi gen transferinə misal olaraq müqavimət genlərinin bir bakteriya ştamından digərinə ötürülməsi göstərilir.
Lazımi şərtlər
Bu fenomeni başa düşmək üçün belə bir köçürmənin prinsipcə mümkün olduğu şərtləri bilmək lazımdır, yəni:
- Genlərin bir hüceyrədən digərinə, bir orqanizmdən digərinə "daşıması" üçün vasitəçi olmaq lazımdır.
- Ev sahibinin gen dəstinə yad genlərin daxil edilməsinə imkan verən molekulyar mexanizm olmalıdır.
Bu şərtlər retroviruslar və digər transpozonlar (DNT elementləri) tərəfindən yerinə yetirilə bilər. Və gen mühəndisliyi bu gün üfüqi gen transferinin məhz belə üsullarını mənimsəmişdir.
BaxmayaraqBu gün bu cür genlərin ötürülməsi mexanizmləri yalnız öyrənilir, viruslara əlavə olaraq, bu cür köçürmə bədənə sadə introduksiya ilə və ya parazitar orqanizmlərlə daxil olan dezoksiribonuklein turşularının (transpozonların) sərbəst bölmələrinin köməyi ilə də baş verə bilər. Sonuncu yalnız ev sahibinin genetik aparatını deyil, həm də biosenoz sistemindəki ekoloji yerini dəyişə bilər.
Fon
Bu, ilk dəfə 1959-cu ildə Yaponiyada təsvir edilən müxtəlif bakteriya suşları arasında antibiotik müqavimət genlərinin köçürülməsi idi.
Artıq 1990-cı illərin ortalarında molekulyar bioloqlar sübut etdilər ki, prokaryotlarda və eukariotlarda üfüqi gen köçürülməsi planetimizdə həyatın təkamül inkişafında iştirak edirdi.
2010-cu ildə professor Cedric Feschottun opossum və saimiri meymunlarının genomunun təhlilini təqdim edən araşdırması nəşr olundu. Onları bir növ böcək dişlədi. Məməlilərin genomlarında həşəratlarla 98% eyniliyə malik transpozoon aşkar edilmişdir. Məlumat üçün bildirək ki, bu böcəklər təkcə meymunları və opossumları dişləmir.
Bundan sonra orqanizmlərin müxtəlif sahələri arasında üfüqi gen transferi fərziyyəsi biologiyanın yeni paradiqmasına çevrilmişdir.
Rəngarəng səhvlər
Və əgər son 30 ildə bakteriyalarda üfüqi gen transferi bioloqlar arasında şübhə yaratmayıbsa, onun çoxhüceyrəli orqanizmlərdə mümkünlüyü çoxlu suallar doğurub. Məhz o zaman bioloqların diqqətini adi aphid cəlb etdibədənin yaşıl və qırmızı rəngli fərdlər var.
Qırmızı fərdlərə rəng verən piqmentlərin təhlili karotenoidlərin - bitki piqmentlərinin olduğunu üzə çıxarıb. Mənbələr bitki orqanizmlərinə xas olan genləri haradan əldə ediblər? Bu gün böcəklərin genomunun ardıcıllığı tədqiqatçılar üçün kifayət qədər sadə məsələdir. Qırmızı piqmentin sintezindən məsul olan aphidlərin genlərinin heç bir görünən zərər vermədən aphidlərin bədənində parazitlik edən bəzi göbələklərin genləri ilə tamamilə eyni olduğu belə aşkar edilmişdir.
Çox güman ki, aphid təkamülünün başlanğıcında (təxminən 80 milyon il əvvəl) genetik maşında nasazlıq baş verdi və göbələk genləri həşərat genomuna daxil edildi.
Təkamül və biomüxtəliflik
Üzvi dünyanın bütün filogenetik sistematikası Darvinin divergensiya konsepsiyasına əsaslanır. Onun mahiyyəti belədir: bir növün populyasiyaları arasında reproduktiv izolyasiya baş verən kimi, spesifikasiya prosesindən danışmaq olar. Və artıq iki növ təbii seçim və təsadüfi mutasiyalar əsasında təkamül etməyə davam edir.
Növlər və daha böyük taksonlar arasında üfüqi gen ötürülməsinin kəşfi yalnız sübut etdi ki, belə qısa məkan-zaman dövründə (4 milyard il) planetimizdəki canlı maddə birhüceyrəli formalardan yüksək təşkil olunmuş çoxhüceyrəlilərə keçə bilər.
Beləliklə, planetin bütün biotası yeni irsi əlamətlərin yaradılması üçün vahid laboratoriyaya çevrilir və bu, genlərin üfüqi hərəkətidir.təkamül prosesini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirə bilər və davam edir.
Gəlin bəzi genləri götürək
2015-ci ildə Kembricdən (Böyük Britaniya) genetik Alistair Crisp 12 növ meyvə milçəyi Drosophila, 4 növ yumru qurd və 10 növ primatın (onlardan biri insandır) genomlarını tədqiq edib. Alim DNT-nin "yadplanetli" bölmələrini axtarırdı.
Tədqiqat nəticələri eukariotlarda üfüqi gen transferinin nəticəsi olan genomlarda 145 bölgənin olduğunu təsdiqlədi.
Bu genlərin bəziləri zülalların və lipidlərin mübadiləsində, digərləri isə immun reaksiyalarında iştirak edir. Ən əsası isə bu genlərin ehtimal olunan donorlarını müəyyən etmək mümkün olub. Onların protistlər (ən sadə eukariotlar), bakteriyalar (prokaryotlar) və göbələklər olduğu ortaya çıxdı.
Bəs bizdə
Artıq etibarlı şəkildə məlumdur ki, insanlarda üfüqi gen transferi vasitəsilə AB0 qan qruplarına cavabdeh olan genlər meydana çıxdı.
Primatlarda bu cür gen transferinə dair sübutların çoxu çox qədim mənşəlidir və digər akkordlarla ortaq əcdadlara gedib çıxır.
Son tədqiqatlara görə, insanlarda plasentanın əmələ gəlməsi, plasenta heyvanlarının əmələ gəlməsinin başlanğıcında haradasa ələ keçirilmiş virusun genindən də məsuldur.
İnsan genomunun ardıcıllığının nəticələri göstərdi ki, onun tərkibində "yatan genlər" adlanan virus genomlarının təxminən 8%-i var.
Mutantlar Çağı
Buraya gəldikyaşıl fəalların qorxutduğu dəhşət hekayələri mövzusu. Bəs bu “yatmış” genlər işə düşsə? Yoxsa gənə insanı dişləyib onun genomuna bir növ dəhşət çəkir? Yoxsa geni dəyişdirilmiş soya yeyib mutantlara çevrilirik? Ancaq 4 milyard ildir ki, planetdə biomüxtəliflik yalnız artıb və siz və mən hələ də bir az balinalara, aphidlərin göbələklərə bənzədiyinə bənzəyirlər. Niyə belədir?
Birincisi, üfüqi köçürmə mexanizmi təbiətdə həyatın özü mövcud olduğu müddətdə mövcuddur. Və aphidlərin timsalında tamamilə aydındır ki, bu cür gen ötürülməsi orqanizmlərin ətraf mühit şəraitinə uyğunlaşma qabiliyyətini artırmaq məqsədi daşıyırdı (qırmızı olanlar bitkilərin müəyyən hissələrində daha az görünür). Və bu mənada gen mühəndisləri yeni bir şey ortaya qoymadılar. Arktik balıq genləri olan pomidorlar soyuğa dözümlülüyünü artırıb, bu da onları şimal bölgələrində yetişdirməyə imkan verir.
İkincisi, genetik köçürmənin mümkünlüyünə baxmayaraq, biz hələ planetdəki bütün canlı orqanizmlərin genomunun unifikasiyasını (vahidliyini) müşahidə etməmişik. Hüceyrə və orqanizm olan bioloji sistemin sabitliyi səmərəsiz gen transferini məhdudlaşdırmaq üçün kifayət qədər yüksəkdir. Amma eyni zamanda, biomüxtəlifliyə gətirib çıxaran bioloji təkamülün aləti olan bu transferdir. Beləliklə, çox keçməyəcək ki, ayılar uçurtmalara, itlər isə buqələmunlara bənzəsinlər.
