Vad är horisontell genöverföring?

Så gott som alla organismer kan sprida genetiskt material via vertikal genöverföring där genetisk information överförs från föräldrar till avkomma. Däremot är processen med horisontell genöverföring – eller lateral genöverföring – inte gemensam för alla arter. Vid denna typ av genöverföring överförs genetiskt material mellan organismer som inte är förälder och avkomma. Istället är de två organismerna vanligtvis obesläktade och är ofta av olika arter.

De flesta eukaryota organismer förvärvar genetiskt material huvudsakligen via vertikal genöverföring, under vilken DNA-rekombination sker. Däremot tror man att horisontell genöverföring är det vanligaste sättet på vilket encelliga organismer, framför allt bakterier, skaffar nytt genetiskt material. Detta är viktigt eftersom bakterier förökar sig utan sexuell rekombination; därför tillåter horisontell överföring bakteriearter att upprätthålla mångfald.

Horisontell genöverföring i bakterier är ett vanligt fenomen. Det finns tre sätt på vilka bakterier kan utbyta genetiskt material horisontellt. Alla dessa tre förekommer naturligt och kan även utföras i laboratoriet för att genmanipulera bakterier med nya egenskaper, såsom förmågan att syntetisera icke-native proteiner.

Transformation är en process där bakterier får i sig nakna DNA- eller RNA-molekyler och uttrycker dem i cellen. Vid transduktion överförs genetiskt material av bakteriofager, som är virus som infekterar bakterier. Slutligen finns det bakteriell konjugering, där genetiskt material, ofta plasmider, överförs via intercellulär kontakt. Konjugering förmedlas av transposoner och plasmider, två typer av genetiskt material som är skilda från och oberoende av bakteriegenomet.

Det finns vissa bevis för att virus också kan överföra genetisk information via horisontell genöverföring. En av de starkaste indikatorerna involverar virus som kallas Mimivirus, Mamavirus och Sputnik. Både Mimivirus och Mamavirus är kända värdar för Sputnik, och ett litet antal gener är gemensamma för alla tre arterna. Man tror att Sputnik överförde gener mellan sina två värdvirus någon gång under dessa tre organismers evolutionära historia.

Vissa eukaryoter, inklusive arter av svampar, insekter och växter, deltar också i horisontell genöverföring. Ett av de mest välkända exemplen är horisontell genetisk överföring mellan bakterier och Saccharomyces cerevisiae, en jästart. Ett annat exempel på genetisk överföring mellan eukaryoter involverar azukibönabaggen och en bakterie som kallas Wolbachia. I växtvärlden har parasiter från en växtfamilj som kallas Rafflesiaceae överfört genetisk information till sina värdar, och en art av alger har överfört genetiskt material till en art av havssniglar som förtär sig på algerna.