Genöverföring

Under Genöverföring avser artificiell eller naturlig överföring av främmande genetiskt material till en befruktad äggcell. Mer exakt överförs enskilda gener från en givarorganism till en mottagarorganism. En åtskillnad görs mellan horisontell och vertikal genöverföring. Genöverföring kan ske genom transformation, konjugering eller transfektion. Tekniska processer är till exempel mikroinjektion eller den biolistiska metoden, även känd som ”genpistolen”.

Vad är en genöverföring?

Horisontell genöverföring är en process där genetiskt material tas in eller vidarebefordras utan sexuella reproduktionsvägar och oavsett artgränser. I denna process införs en gen med en specifik egenskap i ett genom och aktiveras där. Mer exakt betyder detta att genetiskt material inte överförs längs en släkt, medan vertikal genöverföring sker genom förfäder till avkommor.

I evolutionsteorin ger horisontell genöverföring en förklaring för uppkomsten av till exempel mikroorganismer som kännetecknas av stora språng i utvecklingen. Från detta måste i sin tur vertikal överföring differentieras som en speciell form, varigenom patogener överförs till en annan via den genetiska sammansättningen av en infekterad generation.

Horisontell överföring har bevisats hos mikroorganismer och ryggradslösa djur. Till exempel sprider gener som är resistenta mot antibiotika bland bakterier. När det gäller Wolbachia-bakterier smugglas å andra sidan ett helt genom in i cellerna i en fruktfluga, även om bara några av generna senare har vissa funktioner.

På grund av den snabba nedbrytningen av nuvarande DNA utanför en cell är det ganska osannolikt att horisontell genöverföring kommer att ske i den mikrobiologiska faunan. Det sker oftast på laboratoriet. Framväxten av olika resistanser och patogener enbart skulle i sin tur kunna ge information om en naturligt förekommande genöverföring.

En sådan genöverföring har exempelvis visats i jordbakterien "Agrobacterium tumefaciens", som har förmågan att överföra DNA till växtceller, en process som först beskrevs av de belgiska molekylärbiologerna Marc Van Montagu och Jozef Schell 1983 och den gramnegativa stavbakterien "Bartonella henselae", som kan överföra DNA till eukaryota celler via sitt eget transportsystem.

Vertikal genöverföring är i sin tur ett kors som förekommer i två individer eller växter på sexuell basis, varigenom generna överförs till de kommande generationerna. Vi talar då om en transmission över den vertikala nedstigningen.

Om till exempel transgena och icke-transgena växter korsas, tar de icke-transgena växterna också upp konstruktionerna av generna. Det kan också överföras till kromosomer som har genetiska defekter.

När det gäller mikroorganismer kallas överföring av DNA till avkomma vertikal överföring. Denna term beskriver också överföring av patogener under graviditet, födelseprocessen och efter födseln från modern till barnet. Infektionssjukdomar kan förekomma här, till exempel rubella eller HIV.

Funktion & uppgift

Vid genteknik används horisontell genöverföring för att skapa genetiskt modifierade organismer. Förfarandet inkluderar många metoder som beror på förändringen i fråga, t.ex. om det är en prokaryot eller en eukaryot. Den förra beskriver levande varelser som inte har en kärna. Dessa är till exempel bakterier, närmare bestämt eubakterier och archaebacteria. De kännetecknas av hög biologisk anpassningsförmåga och enkel morfologi, har inga mitokondrier, ett genom som är fritt i cytoplasma, har en komplex extracellulär matris och ytterligare DNA.

Följaktligen är eukaryoter organismer som har en kärna och utvecklas från startceller som innehåller kärnan. Dessa i sin tur kan vara sporer eller zygoter. En zygot är en diploid cell som härrör från ägg- och spermierceller. Sporer är enstaka eller flercelliga mikroorganismer med hög resistens mot miljöpåverkan.

I prokaryoter sker transformation, transduktion och konjugation; i eukaryoter, transfektion. Under transduktion överför en infektion med bakteriofager DNA-fragment mellan två bakterier. Under konjugering överförs DNA från en bakterie till en annan. Även från givare till mottagare över artsgränserna. Bakterier som fungerar som givare har F-faktorn som möjliggör konjugering i första hand. En koppling mellan bakterierna skapas med hjälp av en plasmabron och givaren överför plasmiden till mottagaren. Transformation är i sin tur upptaget av gratis DNA av bakterier.

Sjukdomar och sjukdomar

Forskare har nu kunnat bevisa att människans genetiska smink inte bara överfördes från en generation till nästa via vertikal genöverföring, utan att människor också tog över dem från bakterier under utvecklingen. Mer än hundra gener från mikroorganismer kom in i det mänskliga genomet genom horisontell genöverföring.

Resultatet av forskningen orsakade först en uppståndelse 2001 men ansågs fortfarande kontroversiellt. När en mer omfattande genomdatabas blev tillgänglig i takt med åren, jämförde brittiska forskare gener från arter av fruktflugor, primater, olika rundmaskar och människor med den genetiska sammansättningen av mikroorganismerna. Resultatet hos människor var 145 gener, som ursprungligen kommer från världen av mikrober och också uppfyller viktiga uppgifter, till exempel är de involverade i lipidmetabolismen eller i olika immunreaktioner.

En sådan horisontell genöverföring sker troligen vid en tidpunkt då de olika arterna ännu inte hade delats upp. Däremot har genöverföring i denna form funnits i dag i rundmaskar och fruktflugor. Hur sådana bakterier infördes i det mänskliga genomet har ännu inte klargjorts. En möjlig förklaring är virus som kan ha fungerat som ett transportmedel.

Generellt kan genöverföring ha en positiv effekt på hälsa hos organismer genom att göra dem immun mot yttre känslighet, men det motsatta kan också ske, varvid patogener, som i fallet med HI-viruset, överförs till en annan organisme.