Горизонтальный перенос генов (ГПГ) — процесс, в котором организм передаёт генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. В отличие от горизонтального, о вертикальном переносе генов говорят, если организм получает генетический материал от своего предка. В области интересов генетики основное место занимает вертикальный перенос генов. Однако в настоящее время горизонтальному переносу уделяется всё больше внимания.

Искусственный горизонтальный перенос генов используется в генной инженерии.

История

Горизонтальный перенос генов впервые был описан в Японии в 1959 году публикацией, которая продемонстрировала передачу резистентности к антибиотикам между разными видами бактерий^[1][2]. В середине 1980-х годов Майкл Сивянен^[3] предсказал, что горизонтальный перенос генов существовал, имел биологическое значение и был вовлечен в формирование эволюционной истории с начала жизни на Земле.

В 1999 году Рави Джайн, Мария Ривера и Джеймс Лейк писали: «Все чаще исследования генов и геномов, указывают, что значительная горизонтальная передача генов произошла между прокариотами»^[4] (см. также Lake и Rivera, 2007)^[5]. Этот процесс по-видимому, оказал некоторое влияние также и на одноклеточные эукариоты. Как пишут Эрик Баптест и др. (2005), «дополнительные данные свидетельствуют о том, что перенос генов может быть также важным эволюционным механизмом в эволюции простейших.»^[6]

Карл Вёзе в 2004 г. опубликовал статью, в которой утверждал, что между древними группами живых организмов происходил массивный перенос генетической информации. В древнейшие времена преобладал процесс, который он называет горизонтальным переносом генов. Причем чем дальше в прошлое, тем это преобладание сильнее.^[7]

Существует ряд доказательств, что были затронуты даже высшие растения и животные, и это вызывает озабоченность по безопасности^[8]. Так, в 2010 году группой учёных под руководством Седрика Фешотта (Cédric Feschotte) в результате анализа геномов млекопитающих (опоссумов и обезьян саймири), покусанных южноамериканским кровососущим жуком Rhodnius prolixus, был обнаружен горизонтальный перенос фрагмента ДНК — транспозона. Идентичность этого фрагмента ДНК в млекопитающих и насекомых достигает 98 %^[9].

Однако Аарон Ричардсон и Джеффри Палмер (2007) утверждают, что: «Горизонтальный перенос генов играл главную роль в бактериальном развитии и является довольно распространенным у некоторых одноклеточных эукариот. Тем не менее, распространенность и значение горизонтального переноса в эволюции многоклеточных эукариот остаются неясными.»^[10]

В связи с увеличивающимся количеством свидетельств, предполагающих важность этих явлений для развития (см. ниже), молекулярные биологи, такие как Петер Гогартен описали горизонтальную генную передачу как «Новая Парадигма для Биологии»^[11].

Следует также отметить, что этот процесс может быть скрытой опасностью генной инженерии, поскольку это может позволить опасной трансгенной ДНК распространяться от вида к виду^[8].

Вирусы

Примером переноса генов между вирусами служат мимивирус и небольшой вирофаг «Спутник». Оба они заражают амёбы, но вирофаг не способен к размножению в отсутствие мимивируса^[12]. Из 13 генов вирофага, которые мало похожи на другие гены, 3 сходны с генами мимивируса и мамавируса, и возможно были включены в геном вирофага в момент формирования частиц. Можно предположить, что вирус-сателлит мог выполнить горизонтальную передачу генов между вирусами, аналогично тому, как бактериофаги передают гены между бактериями^[13].

Примечания