上一篇我們提到了基因垂直轉(zhuǎn)移,也就是遺傳的問題遂鹊。今天我們要探討一種新的基因轉(zhuǎn)移模式振乏,那就是基因水平轉(zhuǎn)移。
大家一定聽說過超級(jí)細(xì)菌吧秉扑,這種細(xì)菌可以抵抗目前市場(chǎng)上已有的幾乎所有抗生素慧邮,對(duì)其有抗藥性,讓很多藥物失去了作用邻储,可以說是具有極大的殺傷力赋咽。
比如2013年,英國的一種感染禽類的超級(jí)細(xì)菌LA-MASA吨娜,就是這一案例脓匿,由于缺乏有效地藥物,它肆虐了很多地方宦赠,給各地造成了嚴(yán)重的影響陪毡。
而超級(jí)細(xì)菌,就是基因水平轉(zhuǎn)移的一個(gè)典型案例勾扭,它可以吸收很多其他菌類的抗藥性基因毡琉,然后把自己打造成一個(gè)極為強(qiáng)大的細(xì)菌(細(xì)菌是一個(gè)很龐大的門類,我們一把土壤里的細(xì)菌都有好幾千種以上)妙色。
那這個(gè)基因水平轉(zhuǎn)移到底是怎么回事呢桅滋?
基因水平轉(zhuǎn)移
基因水平轉(zhuǎn)移 horizontal gene transfer, HGT,又稱側(cè)向基因轉(zhuǎn)移(lateral gene transfer, LGT)是指差異生物個(gè)體或細(xì)胞之間遺傳物質(zhì)的傳遞身辨。
這里的差異丐谋,和我們提到的遺傳不一樣,它不是親本和后代之間的轉(zhuǎn)移煌珊。這種差異号俐,可以是同一個(gè)物種不同個(gè)體,也可以是不同物種之間的轉(zhuǎn)移定庵。不依賴于親緣關(guān)系吏饿,可以說是跨越了物種的界限踪危,因此也更吸引人們的關(guān)注。
分類:
我們根據(jù)是否有人的主動(dòng)參與猪落,可以將其分為兩大類:
1贞远、天然基因水平轉(zhuǎn)移
2、人工基因水平轉(zhuǎn)移
一笨忌、天然的基因水平轉(zhuǎn)移
基因水平轉(zhuǎn)移兴革,最早是在自然生物鐘發(fā)現(xiàn)的,因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)不少生物的基因組中蜜唾,并不純粹是自己的成分杂曲,而是包含了其他物種的組成。他們彼此之間差異巨大袁余,然而卻獲取了相應(yīng)的基因擎勘。
后來科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)中存在的基因水平轉(zhuǎn)移。
通俗的講颖榜,就是一個(gè)生物把基因送給了另一個(gè)生物棚饵。它不需要親緣關(guān)系(比如雙親和后代)就丟過去了。
根據(jù)基因水平轉(zhuǎn)移的方式掩完,我們可以簡單的分為三大類——
第一類:需要兩個(gè)物種結(jié)合后傳遞遺傳物質(zhì)
如下圖所示噪漾,左邊的細(xì)胞和右邊的細(xì)胞粘合在一起,然后他們的細(xì)胞質(zhì)也可以溝通了且蓬。
于是一些遺傳物質(zhì)就從一個(gè)細(xì)胞跑到了另一個(gè)細(xì)胞里欣硼。
第二類:需要借助媒介的辦法
這種情況下是指通過第三方的一些成分,比如病毒來實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移恶阴。
比如上圖诈胜,噬菌體是一種專門針對(duì)細(xì)菌的病毒,而噬菌體可以將一個(gè)左邊細(xì)胞的基因傳遞地給另一個(gè)細(xì)胞冯事。
說起這個(gè)研究焦匈,還是在上世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的,當(dāng)時(shí)科學(xué)家在研究鼠傷寒沙門氏菌的時(shí)候發(fā)現(xiàn)昵仅,細(xì)菌之間會(huì)互通有無缓熟,比如一些缺陷的細(xì)菌竟然會(huì)獲得完整細(xì)菌的功能,其方式就是通過噬菌體去傳遞的摔笤。
第三種:不需要媒介够滑,直接吸收
第三種是一種更加犀利的做法,他們可以直接吸收基因籍茧。常見的例子是通過質(zhì)粒版述。
質(zhì)粒是一種存在于細(xì)菌或者酵母菌中的環(huán)狀DNA梯澜,這些質(zhì)粒是獨(dú)立于生物的基因組寞冯,然后他們本身會(huì)發(fā)揮一些額外的作用渴析,如有的質(zhì)粒可以利用營養(yǎng)吮龄,如可以進(jìn)行固氮的質(zhì)粒俭茧,有的質(zhì)粒可以產(chǎn)生毒性漓帚,有的質(zhì)粒則可以產(chǎn)生抗生素等母债。
比如生物固氮的根瘤菌中,其固氮的部分成分就剛好位于質(zhì)粒上尝抖。
下圖是一個(gè)大腸桿菌的質(zhì)粒毡们。
圖中藍(lán)色部分是大腸桿菌的DNA,而紅色小圈就是質(zhì)粒昧辽,它上面具有抗生素抗性的基因衙熔。
而細(xì)菌之間就可以彼此之間傳遞質(zhì)粒,從而把相應(yīng)的基因傳遞過去搅荞。
舉個(gè)例子:一個(gè)A細(xì)菌红氯,可以直接把自己的抗性基因送給B細(xì)菌,然后B就獲得了咕痛。
這種屬于比較常見的痢甘,通過媒介的辦法(質(zhì)粒,病毒等)
更有牛逼的茉贡,連媒介都不用塞栅,直接送基因。
比如腔丧,大腸桿菌可以直接從環(huán)境中吸收DNA构蹬,然后整合到自己的身上,成為了一個(gè)新的大腸桿菌悔据。
基因水平轉(zhuǎn)移庄敛,已經(jīng)被廣發(fā)的發(fā)現(xiàn)于自然界中,不僅僅是低等的生命如細(xì)菌病毒等科汗,在一些高等生物中也被發(fā)現(xiàn)了藻烤。
比如,美國的甜菜花可以抗草甘膦這種除草劑头滔,然后科學(xué)家發(fā)現(xiàn)怖亭,過了一段時(shí)間,整個(gè)地方的植物坤检,不少都也獲得了這種抗草甘膦的特性兴猩。
原來,這是因?yàn)榛ǚ鄣碾S風(fēng)擴(kuò)散或者被蜜蜂蝴蝶等傳播早歇,使得其他植物也獲得了相應(yīng)的基因功能倾芝。
因此讨勤,基因水平轉(zhuǎn)移又被稱作天然轉(zhuǎn)基因。
那么晨另,既然有了天然的水平轉(zhuǎn)移潭千,那就一定有人工的水平轉(zhuǎn)移,也就是轉(zhuǎn)基因借尿。
二狈癞、轉(zhuǎn)基因——人工基因水平轉(zhuǎn)移
提到人工基因水平轉(zhuǎn)移茂契,也許大家對(duì)此比較陌生账嚎,但是轉(zhuǎn)基因這三個(gè)字郭蕉,大家一定聽說過召锈。
轉(zhuǎn)基因就是典型的人工基因水平轉(zhuǎn)移拐袜。
轉(zhuǎn)基因就是利用這種基因水平轉(zhuǎn)移的特性,人工的把一些其他生物的基因轉(zhuǎn)移到目的生物中甜攀。
比如著名的黃金大米就是這么來的∷常科學(xué)家們把來自玉米的基因轉(zhuǎn)移到了大米中進(jìn)行表達(dá)喊巍,形成了黃金大米勿她。
下圖是普通大米和黃金大米的顆粒照片:
黃金大米的目的主要在于補(bǔ)充食物中維生素A砍聊。維生素A的缺乏會(huì)導(dǎo)致失明和免疫水平的低下蟹肘。而β胡蘿卜素在人體中可以轉(zhuǎn)化為預(yù)成維生素A,在黃金大米中阳欲,β胡蘿卜素含量非常高,可以滿足50%的兒童日常所需維生素A。
除了營養(yǎng)方面锨能,還有其他方面的,比如對(duì)于植物抗蟲性的改變,如著名的抗蟲棉浸剩,就是轉(zhuǎn)進(jìn)了一種來自細(xì)菌的、可以專門破壞棉鈴蟲消化道的Bt殺蟲蛋白樱哼,從而對(duì)棉花的種植具有較大意義呼胚。
盡管對(duì)于轉(zhuǎn)基因的爭議很大,事實(shí)上漾抬,大部分的食物其實(shí)不是轉(zhuǎn)基因的,根據(jù)國家批準(zhǔn)常遂,目前我們市場(chǎng)上的轉(zhuǎn)基因分為三種類型:允許種植2種克胳,允許進(jìn)口5種和已淘汰2種平绩。
——第一種是農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)在中國種植的轉(zhuǎn)基因作物——
目前只有兩種:棉花和番木瓜。
已完成審批,未進(jìn)入商業(yè)化種植,正在實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的有兩種:水稻,玉米厢漩。
——第二種:批準(zhǔn)進(jìn)口用作加工原料的轉(zhuǎn)基因作物——
目前有以下幾種:大豆、玉米岩臣、油菜粱胜、棉花和甜菜柄驻。
——第三種:被淘汰的轉(zhuǎn)基因作物:甜椒狐树、番茄——
兩者曾經(jīng)在中國種植,現(xiàn)在已經(jīng)淘汰鸿脓。
后記
通過上述的內(nèi)容抑钟,相信大家對(duì)基因水平轉(zhuǎn)移有所了解了,基因水平轉(zhuǎn)移分為天然的和人工的野哭,天然的基因水平轉(zhuǎn)移可以通過細(xì)胞結(jié)合在塔、媒介物質(zhì)或者直接吸收的辦法實(shí)現(xiàn)。而人工的基因水平轉(zhuǎn)移拨黔,就是我們常見的轉(zhuǎn)基因蛔溃。
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