Trasferimento genico

Sotto il Trasferimento genico si riferisce al trasferimento artificiale o naturale di materiale genetico estraneo a una cellula uovo fecondata. Più precisamente, i singoli geni vengono trasferiti da un organismo donatore a un organismo ricevente. Viene fatta una distinzione tra trasferimento genico orizzontale e verticale. Il trasferimento genico può avvenire per trasformazione, coniugazione o trasfezione. I processi tecnici sono, ad esempio, la microiniezione o il metodo biolistico, noto anche come "pistola genetica".

Cos'è un trasferimento genico?

Il trasferimento genico orizzontale è un processo in cui il materiale genetico viene assorbito o trasmesso senza percorsi riproduttivi sessuali e indipendentemente dai confini delle specie. In questo processo, un gene con una proprietà specifica viene introdotto in un genoma e lì attivato. Più precisamente, questo significa che il materiale genetico non viene trasferito lungo un lignaggio, mentre il trasferimento genico verticale avviene attraverso gli antenati alla prole.

Nella teoria dell'evoluzione, il trasferimento genico orizzontale fornisce una spiegazione per l'emergere, ad esempio, di microrganismi caratterizzati da importanti balzi nello sviluppo. Da questo, a sua volta, la trasmissione verticale deve essere differenziata come una forma speciale, in base alla quale i patogeni vengono trasmessi a un altro attraverso il patrimonio genetico di una generazione infetta.

Il trasferimento orizzontale è stato dimostrato in microrganismi e invertebrati. Ad esempio, i geni resistenti agli antibiotici si diffondono tra i batteri. Nel caso del batterio Wolbachia, invece, un intero genoma viene contrabbandato nelle cellule di un moscerino della frutta, anche se solo alcuni geni assumono successivamente determinate funzioni.

A causa della rapida degradazione del DNA tansgenico all'esterno di una cellula, è piuttosto improbabile che il trasferimento genico orizzontale avvenga nella fauna microbiologica. Per lo più si svolge in laboratorio. L'emergere di diverse resistenze e agenti patogeni da solo potrebbe a sua volta fornire informazioni su un trasferimento genico naturale.

Un tale trasferimento genico è stato dimostrato, ad esempio, nel batterio del suolo "Agrobacterium tumefaciens", che ha la capacità di trasferire il DNA alle cellule vegetali, un processo descritto per la prima volta dai biologi molecolari belgi Marc Van Montagu e Jozef Schell nel 1983, e al il batterio gram-negativo "Bartonella henselae", in grado di trasferire il DNA nelle cellule eucariotiche tramite il proprio sistema di trasporto.

Il trasferimento genico verticale, a sua volta, è un incrocio che si verifica in due individui o piante su base sessuale, per cui i geni vengono trasmessi alle generazioni successive. Si tratta quindi di una trasmissione lungo la linea verticale di discesa.

Se, ad esempio, si incrociano piante transgeniche e non transgeniche, anche le piante non transgeniche assumono i costrutti dei geni. Può anche essere trasmesso ai cromosomi che hanno difetti genetici.

Nel caso dei microrganismi, il DNA viene trasmesso alla prole mediante trasmissione verticale. Questo termine descrive anche la trasmissione di agenti patogeni durante la gravidanza, il processo di nascita e dopo la nascita dalla madre al bambino. Qui possono verificarsi malattie infettive, come la rosolia o l'HIV.

Funzione e compito

Nell'ingegneria genetica, il trasferimento genico orizzontale viene utilizzato per creare organismi geneticamente modificati. La procedura include numerosi metodi che dipendono dal cambiamento in questione, ad esempio se si tratta di un procariota o di un eucariota. Il primo descrive esseri viventi che non hanno un nucleo. Questi sono, ad esempio, batteri, più precisamente eubatteri e archeobatteri. Sono caratterizzati da un'elevata adattabilità biologica e una morfologia semplice, non hanno mitocondri, un genoma libero nel citoplasma, hanno una matrice extracellulare complessa e DNA aggiuntivo.

Di conseguenza, gli eucarioti sono organismi che hanno un nucleo e si sviluppano partendo da cellule contenenti nucleo. Questi a loro volta possono essere spore o zigoti. Uno zigote è una cellula diploide derivante da cellule uovo e spermatozoi. Le spore sono microrganismi singoli o multicellulari con un'elevata resistenza alle influenze ambientali.

Nei procarioti avvengono trasformazione, trasduzione e coniugazione; negli eucarioti, trasfezione. Durante la trasduzione, un'infezione da batteriofagi trasferisce frammenti di DNA tra due batteri. Durante la coniugazione, il DNA viene trasferito da un batterio a un altro. Anche da donatore a ricevente oltre i confini delle specie. I batteri che agiscono come donatori hanno il fattore F che rende possibile la coniugazione in primo luogo. Viene creata una connessione tra i batteri mediante un ponte al plasma e il donatore trasferisce il plasmide al ricevente. La trasformazione, a sua volta, è l'assorbimento del DNA libero da parte dei batteri.

Malattie e disturbi

I ricercatori sono stati ora in grado di dimostrare che il trucco genetico umano non solo è stato trasferito da una generazione all'altra tramite trasferimento genico verticale, ma che gli esseri umani lo hanno anche sostituito dai batteri nel corso dell'evoluzione. Più di cento geni di microrganismi sono entrati nel genoma umano tramite trasferimento genico orizzontale.

Il risultato della ricerca ha suscitato per la prima volta scalpore nel 2001, ma è stato ancora considerato controverso. Man mano che con il passare degli anni è diventato disponibile un database genomico più ampio, gli scienziati britannici hanno confrontato i geni di specie di moscerini della frutta, primati, vari nematodi e umani con la composizione genetica dei microrganismi. Il risultato nell'uomo è stato di 145 geni, originariamente provenienti dal mondo dei microbi e che svolgono anche compiti importanti, ad esempio sono coinvolti nel metabolismo dei lipidi o in varie reazioni immunitarie.

Un tale trasferimento genico orizzontale si verifica probabilmente in un momento in cui le diverse specie non si erano ancora separate. Al contrario, il trasferimento genico in questa forma è esistito fino ad oggi nei nematodi e nei moscerini della frutta. Il modo in cui tali batteri sono stati introdotti nel genoma umano non è stato ancora chiarito. Una possibile spiegazione sono i virus che avrebbero potuto servire come mezzo di trasporto.

In generale, il trasferimento genico può avere un effetto positivo sulla salute degli organismi rendendoli immuni alla suscettibilità esterna, ma può anche avvenire il contrario, per cui i patogeni, come nel caso del virus HI, vengono trasmessi ad un altro organismo.