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基因水平轉移

十月 24, 2023

基因水平轉移（英語：horizontal gene transfer，縮寫：HGT）又稱水平基因轉殖、"橫向基因轉移"或基因側向轉移（lateral gene transfer，縮寫：LGT），指生物個體之間互相遺傳物質而通過生殖將其傳給子代的過程。基因水平转移对于细菌的进化至关重要，但高等生物也会发生基因水平转移[2][3]。

生物三域中的基因水平转移与垂直传递
綠葉海蛞蝓（Elysia chlorotica）擁有盜食體質，可吸收藻類中的葉綠體。使用葉綠體基因的光合作用繼續可達12個月，這是因為藻類核基因被轉移到定向海蛞蝓細胞核內。[1]

在细菌之中，基因水平转移的常见途径包括接合、转导及转化[4]。质粒与温和噬菌体是常见的细菌基因水平转移的载体[5][6]。例如，在细菌获得抗生素抗药性过程中，抗药性基因可通过基因水平转移迅速在细菌之间传播，最终使整个菌群快速获得对抗生素的抗药性[7][8][9][10]。

历史 编辑

生物学史上的经典实验之一的格里菲斯实验中，无毒性的R型肺炎链球菌与高温杀灭的有毒性的S型肺炎链球菌混合后注射入小鼠体内，R型肺炎链球菌会转化成有毒性的S型肺炎链球菌将小鼠杀死。只是当时的人们尚不清楚这一现象是由基因水平转移造成的，也不知道这一现象背后的机制就是R型肺炎链球菌摄取了S型肺炎链球菌的质粒进而转变成了S型肺炎链球菌[11][12]。

直到1951年，科学家才第一次真正发现基因水平转移现象。当时，困扰医学界的一个问题是，许多白喉患者很早就感染了病原体白喉棒杆菌（英语：Corynebacterium diphtheriae）但并不发病，而是在某一个时间节点后才突然发病。在对这一现象的研究过程中， 巴斯德研究所的安德列·利沃夫团队发现这背后的原理是一个病毒基因转入白喉棒杆菌（英语：Corynebacterium diphtheriae）后，弱毒性的白喉棒杆菌菌株会转变成强毒性的菌株，因此使病人突然患上白喉[13]。安德列·利沃夫后来因为这项工作获得了1965年的诺贝尔生理医学奖[14]。1959年，科学家从不同物种的细菌之间传递抗生素抗药性的过程中发现了细菌与细菌之间的基因水平转移[15][16] 。

基因水平轉移生物 编辑

参考文献 编辑

  1. ^ Sidney K. Pierce, Xiaodong Fang, Julie A. Schwartz, Xuanting Jiang, Wei Zhao, Nicholas E. Curtis, Kevin M. Kocot, Bicheng Yang, Jian Wang. Transcriptomic Evidence for the Expression of Horizontally Transferred Algal Nuclear Genes in the Photosynthetic Sea Slug, Elysia chlorotica. Molecular Biology and Evolution. 2012-06-01, 29 (6): 1545–1556 [2018-04-02]. ISSN 0737-4038. doi:10.1093/molbev/msr316. （原始内容于2018-06-01） （英语）. 
  2. ^ Gyles C, Boerlin P. Horizontally transferred genetic elements and their role in pathogenesis of bacterial disease. Veterinary Pathology. March 2014, 51 (2): 328–40. PMID 24318976. S2CID 206510894. doi:10.1177/0300985813511131. 
  3. ^ Vaux F, Trewick SA, Morgan-Richards M. Speciation through the looking-glass. Biological Journal of the Linnean Society. 2017, 120 (2): 480–488. doi:10.1111/bij.12872  . 
  4. ^ Horizontal and vertical: The evolution of evolution - life - 26 January 2010 - New Scientist. [2010-01-29]. （原始内容于2015-04-02）. 
  5. ^ Naik GA, Bhat LN, Chpoade BA, Lynch JM. Transfer of broad-host-range antibiotic resistance plasmids in soil microcosms. Curr. Microbiol. 1994, 28 (4): 209–215. doi:10.1007/BF01575963. 
  6. ^ Varga M, Kuntova L, Pantucek R, Maslanova I, Ruzickova V, Doskar J. Efficient transfer of antibiotic resistance plasmids by transduction within methicillin-resistant Staphylococcus aureus USA300 clone. FEMS Microbiol. Lett. 2012, 332 (2): 146–152. PMID 22553940. doi:10.1111/j.1574-6968.2012.02589.x. 
  7. ^ OECD, Safety Assessment of Transgenic Organisms, Volume 4: OECD Consensus Documents, 2010, pp.171-174
  8. ^ Kay E, Vogel TM, Bertolla F, Nalin R, Simonet P. In situ transfer of antibiotic resistance genes from transgenic (transplastomic) tobacco plants to bacteria. Appl. Environ. Microbiol. July 2002, 68 (7): 3345–51 [2014-02-09]. PMC 126776  . PMID 12089013. （原始内容于2020-06-05）. 
  9. ^ Koonin EV, Makarova KS, Aravind L. Horizontal gene transfer in prokaryotes: quantification and classification. Annu. Rev. Microbiol. 2001, 55: 709–742 [2014-02-09]. PMID 11544372. doi:10.1146/annurev.micro.55.1.709. （原始内容于2019-09-19）. 
  10. ^ Nielsen KM. Barriers to horizontal gene transfer by natural transformation in soil bacteria. APMIS Suppl. 1998, 84: 77–84. PMID 9850687. 
  11. ^ Lorenz MG, Wackernagel W. Bacterial gene transfer by natural genetic transformation in the environment. Microbiological Reviews. September 1994, 58 (3): 563–602. PMC 372978  . PMID 7968924. doi:10.1128/MMBR.58.3.563-602.1994. 
  12. ^ Downie AW. Pneumococcal transformation--a backward view. Fourth Griffith Memorial Lecture (PDF). Journal of General Microbiology. November 1972, 73 (1): 1–11. PMID 4143929. doi:10.1099/00221287-73-1-1  . 
  13. ^ Freeman VJ. Studies on the virulence of bacteriophage-infected strains of Corynebacterium diphtheriae. Journal of Bacteriology. June 1951, 61 (6): 675–88. PMC 386063  . PMID 14850426. doi:10.1128/JB.61.6.675-688.1951. 
  14. ^ André Lwoff (1965). "Interaction among Virus, Cell, and Organism". Nobel Lecture for the Nobel Prize in Physiology or Medicine.
  15. ^ Ochiai K, Yamanaka T, Kimura K, Sawada O. Inheritance of drug resistance (and its transfer) between Shigella strains and Between Shigella and E. coli strains. Hihon Iji Shimpor. 1959, 1861: 34 （日语）. 
  16. ^ Akiba T, Koyama K, Ishiki Y, Kimura S, Fukushima T. On the mechanism of the development of multiple-drug-resistant clones of Shigella. Japanese Journal of Microbiology. April 1960, 4 (2): 219–27. PMID 13681921. doi:10.1111/j.1348-0421.1960.tb00170.x  . 
  17. ^ . PanSci 泛科學. 2015-12-02 [2017-03-09]. （原始内容存档于2017-03-25） （中文（臺灣））. 

参见 编辑

十月 24, 2023
基因水平轉移, 此條目需要擴充, 2014年2月9日, 请協助改善这篇條目, 更進一步的信息可能會在討論頁或扩充请求中找到, 请在擴充條目後將此模板移除, 此條目需要精通或熟悉相关主题的编者参与及协助编辑, 請邀請適合的人士改善本条目, 更多的細節與詳情請參见討論頁, 英語, horizontal, gene, transfer, 縮寫, 又稱水平基因轉殖, 橫向基因轉移, 或基因側向轉移, lateral, gene, transfer, 縮寫, 指生物個體之間互相遺傳物質而通過生殖將其傳給子代的過程, 基因水平. 此條目需要擴充 2014年2月9日 请協助改善这篇條目 更進一步的信息可能會在討論頁或扩充请求中找到 请在擴充條目後將此模板移除 此條目需要精通或熟悉相关主题的编者参与及协助编辑 請邀請適合的人士改善本条目 更多的細節與詳情請參见討論頁 基因水平轉移 英語 horizontal gene transfer 縮寫 HGT 又稱水平基因轉殖 橫向基因轉移 或基因側向轉移 lateral gene transfer 縮寫 LGT 指生物個體之間互相遺傳物質而通過生殖將其傳給子代的過程 基因水平转移对于细菌的进化至关重要 但高等生物也会发生基因水平转移 2 3 生物三域中的基因水平转移与垂直传递綠葉海蛞蝓 Elysia chlorotica 擁有盜食體質 可吸收藻類中的葉綠體 使用葉綠體基因的光合作用繼續可達12個月 這是因為藻類核基因被轉移到定向海蛞蝓細胞核內 1 在细菌之中 基因水平转移的常见途径包括接合 转导及转化 4 质粒与温和噬菌体是常见的细菌基因水平转移的载体 5 6 例如 在细菌获得抗生素抗药性过程中 抗药性基因可通过基因水平转移迅速在细菌之间传播 最终使整个菌群快速获得对抗生素的抗药性 7 8 9 10 目录 1 历史 2 基因水平轉移生物 3 参考文献 4 参见历史 编辑生物学史上的经典实验之一的格里菲斯实验中 无毒性的R型肺炎链球菌与高温杀灭的有毒性的S型肺炎链球菌混合后注射入小鼠体内 R型肺炎链球菌会转化成有毒性的S型肺炎链球菌将小鼠杀死 只是当时的人们尚不清楚这一现象是由基因水平转移造成的 也不知道这一现象背后的机制就是R型肺炎链球菌摄取了S型肺炎链球菌的质粒进而转变成了S型肺炎链球菌 11 12 直到1951年 科学家才第一次真正发现基因水平转移现象 当时 困扰医学界的一个问题是 许多白喉患者很早就感染了病原体白喉棒杆菌 英语 Corynebacterium diphtheriae 但并不发病 而是在某一个时间节点后才突然发病 在对这一现象的研究过程中 巴斯德研究所的安德列 利沃夫团队发现这背后的原理是一个病毒基因转入白喉棒杆菌 英语 Corynebacterium diphtheriae 后 弱毒性的白喉棒杆菌菌株会转变成强毒性的菌株 因此使病人突然患上白喉 13 安德列 利沃夫后来因为这项工作获得了1965年的诺贝尔生理医学奖 14 1959年 科学家从不同物种的细菌之间传递抗生素抗药性的过程中发现了细菌与细菌之间的基因水平转移 15 16 基因水平轉移生物 编辑蛭形輪蟲 17 水熊 綠葉海天牛参考文献 编辑 Sidney K Pierce Xiaodong Fang Julie A Schwartz Xuanting Jiang Wei Zhao Nicholas E Curtis Kevin M Kocot Bicheng Yang Jian Wang Transcriptomic Evidence for the Expression of Horizontally Transferred Algal Nuclear Genes in the Photosynthetic Sea Slug Elysia chlorotica Molecular Biology and Evolution 2012 06 01 29 6 1545 1556 2018 04 02 ISSN 0737 4038 doi 10 1093 molbev msr316 原始内容存档于2018 06 01 英语 Gyles C Boerlin P Horizontally transferred genetic elements and their role in pathogenesis of bacterial disease Veterinary Pathology March 2014 51 2 328 40 PMID 24318976 S2CID 206510894 doi 10 1177 0300985813511131 Vaux F Trewick SA Morgan Richards M Speciation through the looking glass Biological Journal of the Linnean Society 2017 120 2 480 488 doi 10 1111 bij 12872 nbsp Horizontal and vertical The evolution of evolution life 26 January 2010 New Scientist 2010 01 29 原始内容存档于2015 04 02 Naik GA Bhat LN Chpoade BA Lynch JM Transfer of broad host range antibiotic resistance plasmids in soil microcosms Curr Microbiol 1994 28 4 209 215 doi 10 1007 BF01575963 Varga M Kuntova L Pantucek R Maslanova I Ruzickova V Doskar J Efficient transfer of antibiotic resistance plasmids by transduction within methicillin resistant Staphylococcus aureus USA300 clone FEMS Microbiol Lett 2012 332 2 146 152 PMID 22553940 doi 10 1111 j 1574 6968 2012 02589 x OECD Safety Assessment of Transgenic Organisms Volume 4 OECD Consensus Documents 2010 pp 171 174 Kay E Vogel TM Bertolla F Nalin R Simonet P In situ transfer of antibiotic resistance genes from transgenic transplastomic tobacco plants to bacteria Appl Environ Microbiol July 2002 68 7 3345 51 2014 02 09 PMC 126776 nbsp PMID 12089013 原始内容存档于2020 06 05 Koonin EV Makarova KS Aravind L Horizontal gene transfer in prokaryotes quantification and classification Annu Rev Microbiol 2001 55 709 742 2014 02 09 PMID 11544372 doi 10 1146 annurev micro 55 1 709 原始内容存档于2019 09 19 Nielsen KM Barriers to horizontal gene transfer by natural transformation in soil bacteria APMIS Suppl 1998 84 77 84 PMID 9850687 Lorenz MG Wackernagel W Bacterial gene transfer by natural genetic transformation in the environment Microbiological Reviews September 1994 58 3 563 602 PMC 372978 nbsp PMID 7968924 doi 10 1128 MMBR 58 3 563 602 1994 Downie AW Pneumococcal transformation a backward view Fourth Griffith Memorial Lecture PDF Journal of General Microbiology November 1972 73 1 1 11 PMID 4143929 doi 10 1099 00221287 73 1 1 nbsp Freeman VJ Studies on the virulence of bacteriophage infected strains of Corynebacterium diphtheriae Journal of Bacteriology June 1951 61 6 675 88 PMC 386063 nbsp PMID 14850426 doi 10 1128 JB 61 6 675 688 1951 Andre Lwoff 1965 Interaction among Virus Cell and Organism Nobel Lecture for the Nobel Prize in Physiology or Medicine Ochiai K Yamanaka T Kimura K Sawada O Inheritance of drug resistance and its transfer between Shigella strains and Between Shigella and E coli strains Hihon Iji Shimpor 1959 1861 34 日语 Akiba T Koyama K Ishiki Y Kimura S Fukushima T On the mechanism of the development of multiple drug resistant clones of Shigella Japanese Journal of Microbiology April 1960 4 2 219 27 PMID 13681921 doi 10 1111 j 1348 0421 1960 tb00170 x nbsp 整個世界都是我的裝備庫 來看看地表最強的水熊秘訣 PanSci 泛科學 2015 12 02 2017 03 09 原始内容存档于2017 03 25 中文 臺灣 参见 编辑土壤杆菌属 眾所周知的細菌 因為其本身和植物之間傳遞DNA的能力 转基因生物 可动遗传因子 演化網路 演化 系統發生樹 又稱演化樹 原病毒 反转录转座子 生命之樹 生物學 英语 Tree of life biology 取自 https zh wikipedia org w index php title 基因水平轉移 amp oldid 79414176, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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