Transfer gen

Di bawah Transfer gen mengacu pada transfer buatan atau alami materi genetik asing ke sel telur yang telah dibuahi. Lebih tepatnya, gen individu ditransfer dari organisme donor ke organisme penerima. Perbedaan dibuat antara transfer gen horizontal dan vertikal. Transfer gen dapat terjadi melalui transformasi, konjugasi, atau transfeksi. Proses teknis, misalnya, injeksi mikro atau metode biolistik, juga dikenal sebagai “senjata gen”.

Apa itu transfer gen?

Transfer gen horizontal adalah proses di mana materi genetik diambil atau diturunkan tanpa jalur reproduksi seksual dan terlepas dari batas spesies. Gen dengan properti tertentu dimasukkan ke dalam genom dan diaktifkan di sana. Lebih tepatnya, ini berarti bahwa materi genetik tidak ditransfer sepanjang garis keturunan, sementara transfer gen vertikal terjadi melalui nenek moyang kepada keturunannya.

Dalam teori evolusi, transfer gen horizontal memberikan penjelasan tentang munculnya, misalnya, mikroorganisme yang ditandai dengan lompatan besar dalam perkembangan. Dari sini, pada gilirannya, penularan vertikal harus dibedakan sebagai bentuk khusus, di mana patogen diteruskan ke yang lain melalui susunan genetik dari satu generasi yang terinfeksi.

Transfer horizontal telah dibuktikan pada mikroorganisme dan invertebrata. Misalnya, gen yang resisten terhadap antibiotik menyebar di antara bakteri. Sebaliknya, dalam kasus bakteri Wolbachia, seluruh genom diselundupkan ke dalam sel lalat buah, meskipun hanya beberapa gen yang kemudian memiliki fungsi tertentu.

Karena dekomposisi DNA tansgenik yang cepat di luar sel, agak tidak mungkin transfer gen horizontal akan terjadi pada fauna mikrobiologi. Sebagian besar berlangsung di laboratorium. Munculnya resistensi yang berbeda dan patogen saja pada gilirannya dapat memberikan informasi tentang transfer gen yang terjadi secara alami.

Transfer gen semacam itu telah dibuktikan, misalnya, pada bakteri tanah "Agrobacterium tumefaciens", yang memiliki kemampuan untuk mentransfer DNA ke sel tumbuhan, proses yang pertama kali dijelaskan oleh ahli biologi molekuler Belgia Marc Van Montagu dan Jozef Schell pada tahun 1983, dan di bakteri batang gram negatif "Bartonella henselae", yang mampu mentransfer DNA ke dalam sel eukariotik melalui sistem transpornya sendiri.

Transfer gen vertikal, pada gilirannya, adalah persilangan yang terjadi pada dua individu atau tumbuhan secara seksual, di mana gen tersebut diturunkan ke generasi berikutnya. Kita berbicara tentang orang yang lewat di sepanjang garis vertikal keturunan.

Jika, misalnya, tanaman transgenik dan non-transgenik disilangkan, tanaman non-transgenik juga mengambil konstruksi gen tersebut. Itu juga dapat diteruskan ke kromosom yang memiliki cacat genetik.

Dalam kasus mikroorganisme, penerusan DNA ke keturunan disebut transmisi vertikal. Istilah ini juga menggambarkan penularan patogen selama kehamilan, proses persalinan dan setelah persalinan dari ibu ke anak. Penyakit infeksi seperti rubella atau HIV bisa terjadi di sini.

Fungsi & tugas

Dalam rekayasa genetika, transfer gen horizontal digunakan untuk membuat organisme hasil rekayasa genetika. Prosedur ini mencakup berbagai metode yang bergantung pada perubahan tertentu, misalnya apakah itu prokariota atau eukariota. Yang pertama menggambarkan makhluk hidup yang tidak memiliki inti. Ini adalah, misalnya, bakteri, lebih tepatnya eubakteria dan archaebacteria. Mereka dicirikan oleh kemampuan adaptasi biologis yang tinggi dan morfologi sederhana, tidak memiliki mitokondria, genom bebas dalam sitoplasma, memiliki matriks ekstraseluler kompleks dan DNA tambahan.

Dengan demikian, eukariota adalah organisme yang memiliki inti dan berkembang dari sel induk yang mengandung inti. Ini pada gilirannya bisa menjadi spora atau zigot. Zigot adalah sel diploid yang muncul dari sel telur dan sperma. Spora adalah mikroorganisme tunggal atau multisel dengan ketahanan tinggi terhadap pengaruh lingkungan.

Pada prokariota, transformasi, transduksi dan konjugasi terjadi; pada eukariota, transfeksi terjadi. Selama transduksi, fragmen DNA ditransfer antara dua bakteri melalui infeksi bakteriofag. Selama konjugasi, DNA ditransfer dari satu bakteri ke bakteri lain. Juga dari donor ke penerima melintasi batas spesies. Bakteri yang bertindak sebagai donor memiliki faktor F yang memungkinkan terjadinya konjugasi. Hubungan antara bakteri dibuat melalui jembatan plasma dan donor mentransfer plasmid ke penerima. Transformasi, pada gilirannya, adalah pengambilan DNA bebas oleh bakteri.

Penyakit & penyakit

Sementara itu, para peneliti telah mampu membuktikan bahwa gen manusia tidak hanya ditransfer dari satu generasi ke generasi berikutnya melalui transfer gen vertikal, tetapi manusia juga mengambil alihnya dari bakteri selama evolusi. Lebih dari seratus gen dari mikroorganisme menemukan jalan mereka ke dalam genom manusia melalui transfer gen horizontal.

Hasil penelitian tersebut pertama kali menimbulkan kehebohan pada tahun 2001, namun masih dianggap kontroversial. Karena basis data genom yang lebih luas tersedia seiring berjalannya waktu, para ilmuwan Inggris membandingkan gen dari spesies lalat buah, primata, berbagai nematoda, dan manusia dengan susunan genetik mikroorganisme. Hasilnya pada manusia terdapat 145 gen yang aslinya berasal dari dunia mikroba dan juga menjalankan tugas-tugas penting, misalnya terlibat dalam metabolisme lipid atau berbagai reaksi kekebalan.

Transfer gen horizontal seperti itu mungkin terjadi pada saat spesies yang berbeda belum berpisah. Sebaliknya, transfer gen dalam bentuk ini telah ada hingga hari ini pada nematoda dan lalat buah. Bagaimana bakteri tersebut dimasukkan ke dalam genom manusia belum diklarifikasi. Salah satu penjelasan yang mungkin adalah virus yang mungkin berfungsi sebagai alat transportasi.

Secara umum, transfer gen dapat berdampak positif pada kesehatan organisme dengan membuatnya kebal terhadap kerentanan eksternal, tetapi sebaliknya juga dapat terjadi, di mana patogen, seperti dalam kasus virus HI, diteruskan ke organisme lain.