Unterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer

Schlüsseldifferenz - vertikaler und horizontaler Gentransfer
 

Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material zwischen Organismen übertragen oder ausgetauscht wird. DNA, die funktionelle Gene trägt, wird zwischen Organismen ausgetauscht, die zu einer Änderung ihrer Zusammensetzung führen. Es kann in zwei Typen auftreten, die als vertikaler Gentransfer und horizontaler Gentransfer bezeichnet werden. Horizontaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material zwischen nicht verwandten Individuen übertragen wird. Vertikaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem Gene vom Elternteil auf ihre Nachkommen übertragen werden. Dies ist der Hauptunterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer. Vertikaler Gentransfer ist bei Organismen üblich, während horizontaler Gentransfer weniger häufig ist.

INHALT
1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist vertikaler Gentransfer?
3. Was ist horizontaler Gentransfer?
4. Side-by-Side-Vergleich - vertikaler und horizontaler Gentransfer
5. Zusammenfassung

Was ist vertikaler Gentransfer??

Vertikaler Gentransfer ist eine Methode des Gentransfers von Eltern zu ihren Nachkommen. Dies kann entweder durch sexuelle Reproduktion oder durch asexuelle Reproduktion oder durch künstliche Mechanismen geschehen. Dieser Prozess ist ein allgemeiner Mechanismus, der zwischen verwandten Organismen stattfindet. Genome werden von einer Generation an die nächste Generation weitergegeben, die durch vertikalen Gentransfer in lebende Organismen auf natürliche Weise erfolgt. In Pflanzenzüchtungsprogrammen wird absichtlich der vertikale Gentransfer durchgeführt, um wichtige Gene in die F1-Generation zu übertragen. Zwei Pflanzen werden sexuell gekreuzt, um ihre Gene zu mischen und an die nächste Generation weiterzugeben. Auf diese Weise können wertvolle Eigenschaften in den Nachkommen gespeichert werden, die in zukünftigen Generationen eine Zirkulation ermöglichen.

Bei Bakterien ist die häufigste asexuelle Reproduktionsmethode die binäre Spaltung. Die binäre Spaltung führt zu zwei identischen Bakterienzellen. Es ist ein Beispiel für die vertikale Gentransfermethode von Bakterien. Beim Menschen wird die Krankheit, die AIDS genannt wird, aufgrund des vertikalen Gentransfers von der Mutter zum Baby übertragen.

Abbildung 01: Vertikaler Gentransfer von Bakterien während der binären Spaltung

Was ist horizontaler Gentransfer??

Horizontaler Gentransfer ist ein Mechanismus, bei dem genetisches Material zwischen nicht verwandten Organismen übertragen wird. Es ist auch bekannt als lateraler Gentransfer. Sie kommt zwischen verschiedenen Genomen vor, beispielsweise zwischen verschiedenen Arten. Organismen erhalten unterschiedliche Eigenschaften durch Gentransfer. Der horizontale Gentransfer unterscheidet sich vom Gentransfer vom Elternteil zum Nachwuchs.

Der horizontale Gentransfer wird durch verschiedene Arten von DNA, die Organismen besitzen, leicht gemacht. Es handelt sich hauptsächlich um mobile genetische Elemente wie Transposons (springende Gene), Plasmide (nicht-chromosomale zirkuläre DNA) und Bakteriophagen (Bakterien infizierende Viren). Dies geschieht über mehrere Mechanismen wie folgt.

Horizontale Gentransfermechanismen

Transformation

Prokaryoten können freie DNA in Form von Plasmiden speziell aufnehmen.

Bakterielle Konjugation

 Eine Art der sexuellen Fortpflanzung, die zwischen zwei miteinander verbundenen Zellen auftritt. Während der Konjugation werden F-Plasmide vom Spender zum Empfänger transferiert, was zu einem genetischen Materialtransfer zwischen zwei Organismen führt, wie in Abbildung 02 gezeigt.

Transduktion

Bakteriophage ist in der Lage, seine DNA bei Infektion in ein Bakterium zu injizieren, was dazu führt, dass das Gen während der zweiten Infektion zwischen zwei Bakterien übertragen wird. Dies geschieht über zwei Prozesse, die als generalisierte und spezialisierte Transduktion bezeichnet werden.

Verwendung des horizontalen Gentransfers

Horizontaler Gentransfer wird in der Gentechnik eingesetzt. Fremd-DNA kann beim horizontalen Gentransfer in das Genom des Empfängerorganismus rekombiniert oder ins Genom eingefügt werden. Es ermöglicht den Empfängern, neue Merkmale zu erwerben, die für Wachstum und Überleben wichtig sind. Der horizontale Gentransfer ist äußerst wichtig für die Anpassung und Entwicklung von Prokaryoten und Eukaryoten. Günstige Merkmale werden durch natürliche Auslese gefiltert und tragen zur Entwicklung bei. Einige Organismen erwerben Gene, die durch horizontalen Gentransfer für die Anpassung und Evolution wertvoll sind. Zum Beispiel ist der Erwerb von Antibiotika-Resistivität durch Bakterien das Ergebnis eines horizontalen Gentransfers.

Der horizontale Gentransfer ist bei eng verwandten Taxa am stärksten bevorzugt als bei sehr unterschiedlichen Arten. Es kann auch zwischen Bakterien auftreten, die sich in derselben Mikroumgebung befinden.

Abbildung 02: Horizontaler Gentransfer von Bakterien während der Konjugation

Was ist der Unterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer??

Vertikaler vs. horizontaler Gentransfer
Vertikaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material durch Reproduktion vom Nachwuchs zum Nachwuchs übertragen wird.	Horizontaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material zwischen nicht verwandten Organismen übertragen wird.
Methoden
Dies kann auf sexuelle, asexuelle oder künstliche Weise geschehen.	Transformation, Transduktion und bakterielle Konjugation sind Mechanismen, die am horizontalen Gentransfer beteiligt sind.
Auftreten
Es ist ein gemeinsamer Prozess.	Es ist ein weniger üblicher Prozess.
Abhängigkeit von mobiler DNA
Es hängt nicht von mobilen genetischen Elementen ab.	Möglich ist dies durch mobile DNA-Elemente wie Transposons, Plasmide, Bakteriophagen.

Zusammenfassung - Vertikale vs Horizontaler Gentransfer

Gentransfer kann zwischen verwandten und nicht verwandten Personen auftreten. Es gibt zwei Haupttypen von Gentransfer, die vertikal und horizontal genannt werden. Die vertikale Gentransmission erfolgt vom Elternteil zum Nachwuchs. Bei der Fortpflanzung oder Pflanzenüberquerung werden Gene von den Eltern auf die Nachkommen übertragen. Horizontaler Gentransfer findet zwischen verschiedenen Arten statt, die nicht verwandt sind. Es ist nicht möglich als vertikaler Gentransfer. Aufgrund mobiler DNA-Elemente wie Plasmiden, springender Gene und Bakteriophagen tauschen Gene jedoch zwischen den Organismen horizontal durch Konjugation, Transduktion und Transformation aus. Horizontaler Gentransfer ist bei Bakterien und Archaeen häufiger als bei Eukaryoten. Dies ist der Unterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer.

Referenz:
1. Hotopp, Julie C. Dunning. "Horizontaler Gentransfer zwischen Bakterien und Tieren". Genetische Trends: TIG. US National Library of Medicine, April 2011. Web. 09 Mai 2017
2. Rogers, Kara. "Horizontaler Gentransfer." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 22. Nov. 2016. Web. 09. Mai 2017. https://www.britannica.com/science/horizontal-gene-transfer
3. Lacroix, Benoît. "Übertragung von DNA von Bakterien an Eukaryoten." MBio. Np., 12. Juli 2016. Web. 09 Mai 2017

Bildhöflichkeit:
1. "Binary Fission 2" Von Ecoddington14 - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Binary_Fission.png (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. „Konjugation“ von Adenosine - eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia