Famindrana ADN mitsivalana ao amin'ny Bakteria
Ny famindrana fototarazo mitsivalana (HGT) dia ny dingan'ny famindrana fitaovana fototarazo eo amin'ny zavamananaina izay tsy mitranga amin'ny alàlan'ny lova avy amin'ny ray aman-dreny mankany amin'ny taranaka (mitsangana), fa "mitsambikina" eo amin'ny tsirairay, na dia eo amin'ny karazana aza. Ao amin'ny bakteria, ny HGT dia iray amin'ireo mekanisma evolisiona manan-danja indrindra satria mamela ny bakteria hahazo toetra vaovao haingana tsy mila miandry fotoana lava amin'ny fiovan'ny fototarazo sy ny fifantenana voajanahary. Miely patrana ny fiantraikany: manomboka amin'ny fisian'ny fanoherana ny antibiotika, ny fitomboan'ny herin'ny pathogen, ka hatramin'ny fisian'ny fahaiza-manao metabolika vaovao ilaina amin'ny tontolo iainana tafahoatra.
Nahoana no zava-dehibe amin'ny bakteria ny HGT?
Amin'ny ankapobeny, ny bakteria dia miteraka tsy ara-nofo amin'ny alalan'ny fizarana binary. Amin'ny teoria, izany dia mamela ny fiovaovan'ny fototarazon'ny bakteria hiankina amin'ny fiovan'ny fototarazo. Na izany aza, raha ny marina, ny bakteria dia afaka "mifanakalo" fototarazo amin'ny alalan'ny HGT, ka mamela ny fiovaovan'ny fototarazo hitombo be ao anatin'ny fotoana fohy. Ny HGT dia manampy ny bakteria hifanaraka amin'ny adin-tsaina ara-tontolo iainana toy ny fisian'ny antibiotika, ny fiovan'ny loharanon-tsakafo, ny fanafihan'ny hery fiarovana an'ny mpampiantrano, na ny fifaninanana amin'ny mikraoba hafa.
Eo amin'ny sehatry ny mponina, ny HGT dia ahafahan'ny bakteria mampifangaro toetra tsara avy amin'ny loharano samihafa. Ohatra, ny fototarazo mandika ny anzima izay mandrava ireo akora misy poizina dia mety hiparitaka eo amin'ireo vondrom-piarahamonina bakteria miaina any amin'ny faritra voaloto. Ao anatin'ny toe-javatra ara-pitsaboana, dia miteraka olana lehibe izany satria ny fototarazo mahatohitra antibiotika dia afaka mifindra avy amin'ny bakteria tsy miteraka aretina mankany amin'ny bakteria miteraka aretina, ka miteraka aretina sarotra kokoa tsaboina.
Fahasamihafana eo amin'ny famindrana fototarazo mitsivalana sy mitsangana
Mitranga ny famindrana fototarazo mitsangana rehefa mifindra avy amin'ny sela ray aman-dreny mankany amin'ny sela zanakavavy ny fototarazo mandritra ny fizarazarana sela. Mitovy amin'ny "hazo fianakaviana" ny lamina. Mifanohitra amin'izany kosa, ny HGT dia toy ny "tambajotra" satria afaka mifindra eo amin'ny taranaka samihafa ny fototarazo. Vokatr'izany, sarotra indraindray ny mamaritra ny fifandraisana phylogenetic eo amin'ny bakteria avy amin'ny fototarazo tokana, satria mety ho avy amin'ny zavamananaina hafa ny fototarazo. Izany no antony iray mahatonga ny fanadihadiana phylogenetic bakteria matetika mampiasa fototarazo maromaro miaraka na mampiasa fototarazo manokana sy somary mitandrina.
Mekanisma telo lehibe amin'ny HGT ao amin'ny bakteria
Amin'ny ankapobeny, ny HGT ao amin'ny bakteria dia mitranga amin'ny alalan'ny fomba telo lehibe: ny fiovan'ny fototarazo, ny transduction, ary ny conjugation. Samy manana ny lalany, ny fepetra takiana ary ny fiantraikany ara-biolojika izy ireo.
1. Fiovana: maka ADN avy amin'ny tontolo iainana
Ny fiovana dia ny dingana andraisan'ny bakteria ny ADN miboridana avy amin'ny tontolo iainany ary ampidirany ao amin'ny genome-ny na tazomina ho plasmid. Io ADN miboridana io dia mazàna avy amin'ny sela bakteria hafa izay efa maty sy nandalo lysis. Tsy ny bakteria rehetra no afaka miova; ny bakteria dia tsy maintsy ao anatin'ny toetry ny "mahay", toetra ara-batana manokana izay mamela ny fidiran'ny ADN.
Ohatra amin'ireo bakteria afaka miova ho azy ny Streptococcus pneumoniae, Bacillus subtilis, ary Neisseria spp. Ny fiovana dia afaka manome tombony amin'ny fampifanarahana, toy ny fahazoana fototarazo izay mahatonga ny bakteria ho mahatohitra kokoa ny antibiotika na ny fahafahana mampiasa loharanon-karbônina manokana. Ao amin'ny bioteknolojia, ny fiovana dia ampiasaina ihany koa mba hampidirana plasmida recombinant ao amin'ny bakteria, toy ny Escherichia coli, na dia matetika aza mampiasa fomba artifisialy toy ny hafanana na ny electroporation.
2. Famindrana: famindrana fototarazo amin'ny alalan'ny bakteriaofazy
Mitranga ny fifindran'ny bakteria rehefa mitondra tsy nahy ny ADN bakteria avy amin'ny sela bakteria iray mankany amin'ny iray hafa ny viriosy iray izay mamindra ny bakteria (bacteriophage). Misy karazany roa lehibe ny fifindran'ny bakteria:
– Fifindrana ankapobeny: mitranga rehefa "manangona" sombin-ADN bakteria ny phage ao amin'ny tsingerina litika, ka manolo kisendrasendra ny ADN phage. Vokatr'izany, ny sombin-gen'ny bakteria rehetra dia mety ho entina miaraka aminy.
– Fandikana manokana: mitranga ao amin'ny phage antonony izay miditra ao amin'ny genome bakteria (prophages). Rehefa mivoaka tsy feno ny prophage (excise), dia afaka mitondra gène akaikin'ny toerana fampidirana izy.
Mitana anjara toerana lehibe amin'ny fiparitahan'ny fototarazo virulence ny transduction. Maro amin'ireo poizina bakteria fantatra tsara no voafehin'ny fototarazo entin'ny phages, toy ny poizina diphtheria ao amin'ny Corynebacterium diphtheriae sy ny poizina Shiga ao amin'ny karazana E. coli sasany. Noho izany, ny aretina phage dia afaka "manatsara" ny bakteria mba ho lasa pathogenic kokoa.
3. Fifandraisana: Famindrana ADN amin'ny alalan'ny fifandraisana mivantana
Ny fampiraisana dia fomba fiasan'ny HGT izay misy fifandraisana mivantana eo amin'ny sela bakteria roa, matetika amin'ny alàlan'ny rafitra toy ny sex pilus. Matetika ity dingana ity dia tarihin'ny plasmid mampiraisana, toy ny plasmid F ao amin'ny E. coli. Ny sela mpanome mitondra plasmid mampiraisana dia afaka mamorona tetezana fampiraisana ary mandika ny ADN plasmid ao amin'ny sela mpandray. Mahaliana fa ny fampiraisana dia tsy voafetra amin'ny plasmida foana; amin'ny toe-javatra sasany, ny plasmida dia afaka manetsika ny ampahany amin'ny ADN chromosomal (ohatra, amin'ny karazana Hfr, miaraka amin'ny matetika ny fampiraisana).
Tena ilaina ny fampiraisana amin'ny fiparitahan'ny fanoherana ny antibiotika satria maro amin'ireo fototarazo fanoherana no mipetraka amin'ny plasmida izay afaka mifindra eo amin'ny bakteria, na dia eo amin'ny karazana sy ny karazany aza. Izany no iray amin'ireo antony lehibe mahatonga ny fisian'ny bakteria mahatohitra fanafody maro (MDR) any amin'ny hopitaly sy ny tontolo iainana.
Singa fototarazo finday izay manohana ny HGT
Ankoatra ireo fomba fiasa telo lehibe etsy ambony ireo, ny HGT ao amin'ny bakteria dia misy fiantraikany lehibe amin'ny singa fototarazo finday, toy ny:
– Plasmid: ADN boribory ivelan'ny chromosome izay matetika mitondra gène mahatohitra antibiotika, anton-javatra virulence, na lalan'ny metabolisma manokana.
– Transposons: "gène mitsambikina" izay afaka mamindra toerana ao anatin'ny genome na eo anelanelan'ny plasmida sy ny chromosomes. Matetika ny transposons dia mitondra gène mahatohitra.
– Integrons: rafitra afaka maka sy maneho kasety fototarazo, matetika misy fototarazo mahatohitra. Mitana anjara toerana lehibe amin'ny bakteria mampidi-doza ara-pitsaboana ny integrons.
– Nosy genomika: ampahan'ny ADN betsaka azo avy amin'ny HGT ary mety misy fototarazo virulence (nosy pathogenicity) na fahaiza-manao metabolika manokana.
Ireo singa ireo dia mahatonga ny bakteria ho toa manana "fitaovana môdôlaly" izay azo ampiana na esorina araka ny filàna fampifanarahana.
Ny fiantraikan'ny HGT: avy amin'ny evolisiona ka hatramin'ny fahasalaman'ny olombelona
Fanoherana antibiotika
Ny olana lehibe indrindra mifandraika amin'ny HGT dia ny fiparitahan'ny fanoherana ny antibiotika. Ny fototarazo toy ny bla (beta-lactamase), mecA (fanoherana ny methicillin ao amin'ny MRSA), na ny fototarazo ho an'ny paompy fivoahana dia afaka miparitaka haingana amin'ny alàlan'ny plasmids sy transposons. Rehefa ampiasaina betsaka ny antibiotika (any amin'ny toeram-pitsaboana, fiompiana biby fiompy ary fambolena), dia mitombo ny tsindry fifantenana, ka ny bakteria izay mahazo fototarazo fanoherana amin'ny alàlan'ny HGT dia ho tafavoaka velona sy hanjaka.
Ny virulence sy ny pathogens vaovao
Ny HGT koa dia miteraka ny fipoiran'ny karazana bakteria vaovao. Ny bakteria dia afaka mahazo gène ho an'ny adhesion, ny fanafihana, ny poizina, na ny rafitra famoahana, ka ahafahana mahazo aretina mahomby kokoa. Indraindray, ny bakteria izay tsy dia mampidi-doza loatra teo aloha dia mety ho lasa bakteria noho ny "fonosana" gène virulence avy amin'ny nosy genomic na phages.
Fampifanarahana ny tontolo iainana sy ny bioremediation
Ankoatra ny fitsaboana, ny HGT dia mahasoa amin'ny ekolojia mikraoba. Ny bakteria dia afaka mahazo ny fahafahana manimba ny hydrocarbons, pesticides, na metaly mavesatra, ka manampy amin'ny fizotran'ny bioremediation. Amin'ny tontolo iainana tafahoatra, ny HGT dia afaka mampiely fototarazo mifandraika amin'ny fandeferana ny mari-pana avo, ny sira, na ny pH tafahoatra.
Ahoana no fomba fandalinan'ny mpahay siansa ny HGT?
Ianarana amin'ny alalan'ny andrana ao amin'ny laboratoara sy ny famakafakana ny fototarazo ny HGT. Amin'ny alalan'ny fototarazo, ny HGT dia azo fantarina amin'ny alalan'ny fitadiavana fahasamihafana eo amin'ny firafitry ny fototarazo (ohatra, ny votoatin'ny GC) izay miava amin'ny fototarazo fototra, ny fisian'ny fototarazo mitovy kokoa amin'ny an'ny zavamananaina mifandray lavitra, na ny fisian'ny singa finday toy ny transposase. Ny famakafakana phylogenetic koa dia afaka mampiseho "tsy fitoviana" rehefa tsy mifanaraka amin'ny hazo evolisionan'ny karazany ny hazo evolisionan'ny fototarazo iray.
Penutup
Ny famindrana fototarazo mitsivalana ao amin'ny bakteria dia motera mahery vaika amin'ny evolisiona. Amin'ny alàlan'ny fiovan'ny fototarazo, ny transduction ary ny conjugation - tohanan'ny plasmids, transposons, integrons ary nosy genomic - dia afaka mahazo toetra vaovao haingana ny bakteria. Etsy ankilany, ny HGT dia manampy ny bakteria hifanaraka sy hihazona ny dinamikan'ny tontolo iainana mikraoba. Etsy ankilany, ny HGT dia mametraka fanamby lehibe ho an'ny fahasalaman'ny olombelona amin'ny alàlan'ny fanafainganana ny fihanaky ny fanoherana ny antibiotika sy ny anton-javatra virulence. Ny fahatakarana ny mekanisma sy ny lamina HGT dia tena ilaina amin'ny famolavolana paikady fanaraha-maso ny aretina, ny fampiasana antibiotika amim-pahendrena, ary ny fampivoarana fitsaboana vaovao hiatrehana ny toetran'ny bakteria izay mivoatra hatrany.
