Chuyển gen ngang

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Cây phát sinh sự sống mô tả chuyền gen dọc (đường màu xanh dương) và chuyền gen ngang (màu lục và vàng).

Chuyển gen ngang là sự di chuyển của vật chất di truyền (ADN hoặc ARN) giữa các tế bào hoặc cơ thể sống cùng thế hệ,[1][2] còn được gọi là truyền gen theo hàng ngang,[3] để phân biệt với "chuyển gen theo hàng dọc" là quá trình kế thừa gen từ bố mẹ sang con cái thông qua sinh sản.[4][5][6]

Thuật ngữ này dịch từ tiếng Anh là horizontal gene transfer (chuyển gen theo chiều ngang, hoặc chuyển gen hàng bên) viết tắt là HGT. Chuyển gen ngang phổ biến trong các loài vi khuẩn, còn trong tiến hoá thì quá trình này đóng vai trò rất quan trọng giúp các bộ gen của các loài rất khác nhau có thể trao đổi vật chất di truyền cho nhau mà không cần (và cũng không thể) thông qua giao phối và thụ tinh.[7][8]

Tổng quan[sửa | sửa mã nguồn]

Chuyển gen ngang qua tiếp hợp giữa hai cá thể E. coli, trong đó ADN plasmit được "di truyền" sang cá thể cùng thế hệ qua tiếp hợp. Tế bào vi khuẩn bị "mất" ADN-plasmit gọi là tế bào cho (donor), còn vi khuẩn được kế thừa ADN-plasmit đó là tế bào nhận (recipient).
  • Hiện tượng chuyển gen ngang đã được phát hiện từ lâu trong vi khuẩn học. Chẳng hạn: giữa hai cá thể trực khuẩn E. coli cùng thế hệ đã tiếp hợp, rồi qua lông giới tính mà ADN của cá thể này chuyển giao cho cá thể kia, tạo ra bộ gen mới không hề có giao phối và thụ tinh.[9][10] Chính hiện tượng này là cơ chế phát tán tính chống thuốc kháng sinh ở rất nhiều loài vi khuẩn.[7][11][12][13][14]
  • Trong quá trình nội cộng sinh xa xưa, một loại vi khuẩn hiếu khí đã "chui" vào tế bào nhân thực cổ, từ đó hình thành nên ty thể ở hầu hết các tế bào sống ngày nay. Tương tự, sự chuyển gen ngang từ một loại vi khuẩn quang hợp xa xưa vào tổ tiên của thực vật đã hình thành nên lục lạp ở tất cả các cây xanh ngày nay (chi tiết vấn đề này xem ở trang nội cộng sinh). Những hiện tượng tiến hoá nội cộng sinh này cũng là hiện tượng chuyển gen ngang.
  • Tương tự thế, các gen của virut (ADN hoặc ARN) cũng có thể chuyển ngang vào cơ thể sinh vật bậc cao, từ đó có thể góp phần tạo nên vốn gen của các sinh vật bậc cao này cho đến nay.[15][16][17][18][19]
  • Có thể do thói quen tư duy và cũng còn do sự phát triển của khoa học và công nghệ, nên hầu hết suy nghĩ về di truyền và kế thừa gen hiện nay đều đã chỉ tập trung vào "di truyền theo chiều dọc" qua các thế hệ của sinh vật, nhưng tầm quan trọng của việc chuyển gen ngang giữa trong quá trình tiến hoá không chỉ được thừa nhận mà việc nghiên cứu chúng phát triển mạnh.[20][21]

Ý tưởng ban đầu của phương pháp chuyển gen nhân tạo (gene delivery) trong kỹ thuật di truyền có thể được gợi mở từ hiện tương chuyển gen ngang trong tự nhiên của vi khuẩn.

Lược sử[sửa | sửa mã nguồn]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Nguồn trích dẫn[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Keeling, P. J., & Palmer, J.D. (2008). “Horizontal gene transfer in eukaryotic evolution”. Nature Reviews Genetics 9 (8): 605–618. PMID 18591983. doi:10.1038/nrg2386. 
  2. ^ Campbell và cộng sự: "Sinh học" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2010.
  3. ^ "Sinh học 12" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2019.
  4. ^ Ochman, H., Lawrence, J. G., & Groisman, E. A. (tháng 5 năm 2000). “Lateral gene transfer and the nature of bacterial innovation”. Nature 405 (6784): 299–304. Bibcode:2000Natur.405..299O. PMID 10830951. doi:10.1038/35012500. 
  5. ^ Dunning Hotopp, J. C. (tháng 4 năm 2011). “Horizontal gene transfer between bacteria and animals”. Trends in Genetics 27 (4): 157–163. PMC 3068243. PMID 21334091. doi:10.1016/j.tig.2011.01.005. 
  6. ^ Robinson, K. M., Sieber, K. B., & Dunning Hotopp, J. C. (tháng 10 năm 2013). “A review of bacteria-animal lateral gene transfer may inform our understanding of diseases like cancer”. PLoS Genet 9 (10): e1003877. PMC 3798261. PMID 24146634. doi:10.1371/journal.pgen.1003877. 
  7. ^ a ă Gyles, C.; Boerlin, P. (tháng 3 năm 2014). “Horizontally transferred genetic elements and their role in pathogenesis of bacterial disease”. Veterinary Pathology 51 (2): 328–340. PMID 24318976. doi:10.1177/0300985813511131. 
  8. ^ Vaux, Felix; Trewick, Steven A.; Morgan-Richards, Mary (2017). “Speciation through the looking-glass”. Biological Journal of the Linnean Society 120 (2): 480–488. doi:10.1111/bij.12872. 
  9. ^ Phạm Thành Hổ: "Di truyền học" - Nhà xuất bản Giáo dục, 1998.
  10. ^ Đỗ Lê Thăng: "Di truyền học" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2005.
  11. ^ OECD, Safety Assessment of Transgenic Organisms, Volume 4: OECD Consensus Documents, 2010, pp.171-174
  12. ^ Kay E, Vogel TM, Bertolla F, Nalin R, Simonet P (tháng 7 năm 2002). “In situ transfer of antibiotic resistance genes from transgenic (transplastomic) tobacco plants to bacteria”. Appl. Environ. Microbiol. 68 (7): 3345–51. PMC 126776. PMID 12089013. doi:10.1128/aem.68.7.3345-3351.2002. 
  13. ^ Koonin EV, Makarova KS, Aravind L (2001). “Horizontal gene transfer in prokaryotes: quantification and classification”. Annu. Rev. Microbiol. 55 (1): 709–42. PMC 4781227. PMID 11544372. doi:10.1146/annurev.micro.55.1.709. 
  14. ^ Nielsen KM (1998). “Barriers to horizontal gene transfer by natural transformation in soil bacteria”. APMIS 84 (S84): 77–84. PMID 9850687. doi:10.1111/j.1600-0463.1998.tb05653.x. 
  15. ^ McGowan C, Fulthorpe R, Wright A, Tiedje JM (tháng 10 năm 1998). “Evidence for interspecies gene transfer in the evolution of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid degraders”. Appl. Environ. Microbiol. 64 (10): 4089–92. PMC 106609. PMID 9758850. 
  16. ^ Keen, E. C. (tháng 12 năm 2012). “Paradigms of pathogenesis: Targeting the mobile genetic elements of disease”. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 2: 161. PMC 3522046. PMID 23248780. doi:10.3389/fcimb.2012.00161. 
  17. ^ Naik GA, Bhat LN, Chpoade BA, Lynch JM (1994). “Transfer of broad-host-range antibiotic resistance plasmids in soil microcosms”. Curr. Microbiol. 28 (4): 209–215. doi:10.1007/BF01575963. 
  18. ^ Varga M, Kuntova L, Pantucek R, Maslanova I, Ruzickova V, Doskar J (2012). “Efficient transfer of antibiotic resistance plasmids by transduction within methicillin-resistant Staphylococcus aureus USA300 clone”. FEMS Microbiol. Lett. 332 (2): 146–152. PMID 22553940. doi:10.1111/j.1574-6968.2012.02589.x. 
  19. ^ Varga M, Pantucek R, Ruzickova V, Doskar J (2016). “Molecular characterization of a new efficiently transducing bacteriophage identified in meticillin-resistant Staphylococcus aureus”. Journal of General Virology 97 (1): 258–268. PMID 26537974. doi:10.1099/jgv.0.000329. 
  20. ^ Lin Edwards (4 tháng 10 năm 2010). “Horizontal gene transfer in microbes much more frequent than previously thought”. PhysOrg.com. Truy cập ngày 6 tháng 1 năm 2012. 
  21. ^ Carrie Arnold (18 tháng 4 năm 2011). “To Share and Share Alike: Bacteria swap genes with their neighbors more frequently than researchers have realized”. Scientific American. doi:10.1038/scientificamerican0411-30. Truy cập ngày 6 tháng 1 năm 2012.