Belangrijk verschil - Verticale versus horizontale genoverdracht
Genoverdracht verwijst naar het proces waarbij genetisch materiaal tussen organismen wordt overgedragen of uitgewisseld. DNA dat functionele genen draagt, wordt uitgewisseld tussen organismen, wat de verandering in hun genomische samenstelling veroorzaakt. Het kan voorkomen in twee soorten genaamd verticale genoverdracht en horizontale genoverdracht. Horizontale genoverdracht verwijst naar het proces waarbij genetisch materiaal wordt overgedragen tussen niet-verwante individuen. Verticale genoverdracht verwijst naar het proces waarbij genen worden overgedragen van ouder naar hun nageslacht. Dit is het belangrijkste verschil tussen verticale en horizontale genoverdracht. Verticale genoverdracht komt veel voor bij organismen, terwijl horizontale genoverdracht minder vaak voorkomt.
Wat is verticale genoverdracht?
Verticale genoverdracht is een methode om genen over te dragen van ouder naar hun nageslacht. Het kan gebeuren door seksuele reproductie of ongeslachtelijke voortplanting of kunstmatige mechanismen. Dit proces is een veelvoorkomend mechanisme dat plaatsvindt tussen verwante organismen. Genomen worden van de ene generatie op de volgende generatie doorgegeven via verticale genoverdracht in levende organismen van nature. In plantenveredelingsprogramma's wordt met opzet verticale genoverdracht gedaan om belangrijke genen over te dragen aan de F1-generatie. Twee planten worden seksueel gekruist om hun genen te mengen en door te geven aan de volgende generatie. Door dit te doen, kunnen waardevolle eigenschappen worden opgeslagen in het nageslacht, waardoor toekomstige generaties kunnen circuleren.
Bij bacteriën is binaire splitsing de meest gebruikelijke methode voor ongeslachtelijke voortplanting. Binaire splitsing resulteert in twee identieke bacteriële cellen. Het is een voorbeeld van een verticale genoverdrachtsmethode van bacteriën. Bij mensen wordt de ziekte die AIDS wordt genoemd, overgedragen van moeder op baby als gevolg van verticale genoverdracht.
Figuur 01: Verticale genoverdracht van bacteriën tijdens binaire splitsing
Wat is horizontale genoverdracht?
Horizontale genoverdracht is een mechanisme waarbij genetisch materiaal wordt overgedragen tussen niet-verwante organismen. Het is ook bekend als laterale genoverdracht. Het komt voor tussen verschillende genomen, zoals tussen verschillende soorten. Organismen krijgen verschillende eigenschappen door middel van genoverdracht. Horizontale genoverdracht is anders dan de genoverdracht van ouder naar nageslacht.
Horizontale genoverdracht wordt gemakkelijk gemaakt door verschillende soorten DNA die organismen bezitten. Het zijn voornamelijk mobiele genetische elementen zoals transposons (springgenen), plasmiden (niet-chromosomaal circulair DNA) en bacteriofagen (bacteriën die virussen infecteren). Het gebeurt via verschillende mechanismen als volgt.
Horizontale genoverdrachtsmechanismen
Transformatie
Prokaryoten zijn in staat om speciaal vrij DNA op te nemen in de vorm van plasmiden.
Bacteriële vervoeging
Een modus van seksuele voortplanting die optreedt tussen tijdelijk verbonden twee cellen. Tijdens conjugatie worden F-plasmiden overgedragen van donor naar ontvanger, wat resulteert in overdracht van genetisch materiaal tussen twee organismen, zoals weergegeven in figuur 02. Dit is het belangrijkste mechanisme dat te maken heeft met horizontale genoverdracht.
Transductie
Bacteriofaag kan zijn DNA in een bacterie injecteren wanneer het geïnfecteerd is, wat resulteert in genoverdracht tussen twee bacteriën tijdens de tweede infectie. Dit gebeurt via twee processen genaamd gegeneraliseerde en gespecialiseerde transductie.
Gebruik van horizontale genoverdracht
Horizontale genoverdracht wordt gebruikt in genetische manipulatie. Vreemd DNA kan worden gerecombineerd of ingevoegd in het genoom van het ontvangende organisme bij horizontale genoverdracht. Het stelt ontvangers in staat om nieuwe eigenschappen te verwerven die belangrijk zijn voor groei en overleving. Horizontale genoverdracht is uiterst belangrijk bij de aanpassing en evolutie van zowel prokaryoten als eukaryoten. Gunstige eigenschappen worden gefilterd door natuurlijke selectie en dragen bij aan de evolutie. Sommige organismen verwerven genen die waardevol zijn voor aanpassing en evolutie door horizontale genoverdracht. De verwerving van antibioticaresistentie door bacteriën is bijvoorbeeld het resultaat van horizontale genoverdracht.
Horizontale genoverdracht heeft de voorkeur bij nauw verwante taxa dan bij zeer verschillende soorten. Het kan ook voorkomen tussen bacteriën die in dezelfde micro-omgeving wonen.
Figuur 02: Horizontale genoverdracht van bacteriën tijdens conjugatie
Wat is het verschil tussen verticale en horizontale genoverdracht?
Verticale versus horizontale genoverdracht |
|
| Verticale genoverdracht verwijst naar het proces dat genetisch materiaal van ouder op nageslacht door reproductie overdraagt. | Horizontale genoverdracht verwijst naar het proces dat genetisch materiaal overdraagt tussen niet-verwante organismen. |
| Methoden | |
| Het kan gebeuren via seksuele, aseksuele of kunstmatige middelen. | Transformatie, transductie en bacteriële conjugatie zijn mechanismen die betrokken zijn bij horizontale genoverdracht. |
| Voorkomen | |
| Het is een veelvoorkomend proces. | Het is een minder gebruikelijk proces. |
| Afhankelijkheid van mobiel DNA | |
| Het hangt niet af van mobiele genetische elementen. | Het is mogelijk dankzij mobiele DNA-elementen zoals transposons, plasmiden, bacteriofagen. |
Samenvatting – Verticale versus horizontale genoverdracht
Genoverdracht kan plaatsvinden tussen verwante en niet-verwante personen. Er zijn twee hoofdtypen genoverdracht, verticaal en horizontaal genoemd. Verticale genoverdracht vindt plaats van ouder op nageslacht. Tijdens reproductie of plantkruising worden genen overgedragen van ouders op nageslacht. Horizontale genoverdracht vindt plaats tussen verschillende soorten die niet verwant zijn. Het is niet haalbaar als verticale genoverdracht. Door mobiele DNA-elementen zoals plasmiden, springgenen en bacteriofagen wisselen genen echter horizontaal tussen organismen uit via conjugatie, transductie en transformatie. Horizontale genoverdracht komt vaker voor bij bacteriën en archaea dan bij eukaryoten. Dit is het verschil tussen verticale en horizontale genoverdracht.
