Горизонтальный перенос передаёт генетический материал между организмами вне размножения. Основные бактериальные механизмы — трансформация, трансдукция и конъюгация.
Обычно гены идут по вертикали — от родителей к потомкам. Горизонтальный перенос меняет маршрут: фрагмент ДНК попадает к организму без рождения нового поколения. Для бактерий это один из главных источников быстрой генетической новизны.
При трансформации клетка захватывает свободную ДНК из среды. При трансдукции переносчиком служит бактериофаг. При конъюгации клетки контактируют, и плазмида или другой элемент копируется через соединение. Транспозоны и интегроны помогают генам перемещаться внутри и между молекулами.
Почему это важно для медицины
Ген устойчивости к антибиотику может возникнуть в одной линии, а затем перейти к другим видам. Отбор при неправильном или чрезмерном применении препарата увеличивает долю носителей. Сам перенос не делает каждую бактерию патогенной, но способен собрать опасное сочетание устойчивости и вирулентности.
Горизонтальный обмен оставляет следы: ген резко отличается по составу и родству от остального генома или связан с мобильным элементом. Но одного необычного процента GC недостаточно; нужны филогенетика, положение в геноме и сравнение множества видов.
Перенос нужно отличить от общего предка
Похожий ген у двух видов может быть унаследован от древнего предка или перейти позднее через вирус, плазмиду и захват ДНК. Исследователи сравнивают дерево гена с деревом организмов, соседство генов и состав последовательности. Особенно часто горизонтальный перенос меняет бактерии, но его следы известны и у эукариот.
Мобильные элементы могут распространять устойчивость к антибиотикам.
У эукариот перенос реже, но известен у растений, грибов и животных. Древнейший крупный пример — происхождение митохондрий и пластид из бактерий, после которого многие их гены перешли в ядро. Эволюция поэтому похожа не только на дерево, но местами и на сеть.
