If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

თუ ვებფილტრს იყენებთ, დარწმუნდით, რომ *.kastatic.org და *.kasandbox.org დომენები არ არის დაბლოკილი.

ძირითადი მასალა

პროკარიოტების გენეტიკური მრავალფეროვნება

მექანიზმები, რომლებითაც პროკარიოტთა პოპულაციებში ვარიაციები ყალიბდება. ტრანსდუქცია, ტრანსფორმაცია, კონიუგაცია, ტრანსპოზონები.

საკვანძო საკითხები:

  • ტრანსფორმაციის დროს ბაქტერია მის გარემოში მოტივტივე დნმ-ის ფრაგმენტს იღებს.
  • ტრანსდუქციის დროს დნმ შემთხვევით გადადის ერთი ბაქტერიიდან მეორეზე ვირუსის მეშვეობით.
  • კონიუგაციის დროს დნმ ბაქტერიებს შორის გადაიცემა უჯრედებს შორის არსებული მილის მეშვეობით.
  • მოძრავი ელემენტები არის დნმ-ის ის დიდი ფრაგმენტები, რომლებიც ერთი ადგილიდან მეორეზე „დახტის“. მათ შეუძლიათ იმ ბაქტერიული გენების გადატანა, რომლებიც ბაქტერიებს ანტიბიოტიკებისადმი მდგრადობასა თუ დაავადების გამოწვევის უნარს სძენს.

შესავალი

როდესაც გესმით სიტყვა „კლონი“, რაზე გეფიქრებათ? ალბათ, გახსენდება ცხვარი დოლი ან მოლეკულური ბიოლოგიის ლაბორატორიებში ჩატარებული ექსპერიმენტები. მაგრამ ისიც სიმართლეა, რომ თქვენ გარშემო არსებული ბაქტერიები — თქვენს კანზე, ნაწლავებში, თქვენი სამზარეულოს ნიჟარებში — გამუდმებით წარმოქმნიან საკუთარი თავის „კლონებს“!
ბაქტერიები მრავლდებიან ბინარულად, საკუთარი თავის ორ ნაწილად გაყოფით. ბინარული გაყოფა წარმოქმნის დედა ბაქტერიის კლონებს, ანუ მის გენეტიკურად იდენტურ ასლებს. ვინაიდან მისი „შვილეული“ ბაქტერიები გენეტიკურად მშობლის იდენტურები არიან, ბინარული გაყოფა არ იძლევა გენეტიკური რეკომბინაციისა თუ გენეტიკური მრავალფეროვნების შესაძლებლობას (ზოგჯერ მიმდინარე შემთხვევითი მუტაციისგან განსხვავებით). ამის საპირისპიროა სქესობრივი გამრავლება.
და მაინც, გენეტიკური ცვალებადობა საკვანძოა სახეობის გადარჩენაში და ის ჯგუფებს საშუალებას აძლევს, ბუნებრივი გადარჩევის გზით მოახერხონ მათ გარემოში მიმდინარე ცვლილებებისადმი ადაპტაცია. ეს ასეა ბაქტერიებისთვისაც, მცენარეებისთვისაც და ცხოველებისთვისაც. ამიტომ, უცნაური სულაც არაა, რომ პროკარიოტებს შეუძლიათ, სამი სხვა მექანიზმით მიმოცვალონ გენები: კონიუგაციით, ტრანსფორმაციითა და ტრანსდუქციით.

ტრანსფორმაცია

ტრანსფორმაციის დროს ბაქტერია გარემოდან იღებს დნმ-ს, ხშირად ისეთ დნმ-ს, რომელიც სხვა ბაქტერიებმა თავიდან მოიშორეს. ლაბორატორიებში ზოგჯერ ასეთ დნმ-ს მეცნიერები ხელოვნურად უშვებენ გარემოში (იხილეთ სტატია ბიოტექნოლოგიის შესახებ). თუკი დნმ წრიული დნმ-ის ფორმითაა, რომელსაც პლაზმიდი ეწოდება, შესაძლებელია მისი კოპირება მის მიმღებ უჯრედში და შთამომავლობისთვის გადაცემა.
სურათის წყარო „კონიუგაცია," ავტორი Adenosine (CC BY-SA 3,0). შეცვლილი სურათისთვის ლიცენზია აღებულია CC BY-SA 3,0 ლიცენზიის მიხედვით.
რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი? წარმოიდგინეთ, რომ უვნებელი ბაქტერია იღებს ტოქსინის გენის შემცველ დნმ-ს ბაქტერიის პათოგენური (დაავადების გამომწვევი) სახეობისგან. თუკი მიმღები უჯრედი ახალ დნმ-ის თავის ქრომოსომას მიუერთებს (რომელიც შეიძლება, მოხდეს ჰომოლოგიური რეკომბინაციის პროცესის დროს), შესაძლოა, ის თვითონაც პათოგენური გახდეს.

ტრანსდუქცია

ტრანსდუქციის დროს ვირუსებს, რომლებიც აინფიცირებენ ბაქტერიებს, ქრომოსომული დნმ-ის მცირე ნაწილები „შემთხვევით“ გადააქვთ ერთი ბაქტერიიდან მეორეზე.
დიახ, ბაქტერიებიც კი ინფიცირდებიან ვირუსით! ვირუსებს, რომლებიც ბაქტერიებს აინფიცირებენ, ბაქტერიოფაგებს ვუწოდებთ. ბაქტერიოფაგები, სხვა ვირუსების მსგავსად, ბიოლოგიური სამყაროს მეკობრეები არიან — ისინი „იტაცებენ“ უჯრედის რესურსებს და უფრო მეტი ბაქტერიოფაგის საწარმოებლად იყენებენ მათ.
მიუხედავად ამისა, ეს პროცესი ცოტა „უყურადღებოდ“ სრულდება. ზოგჯერ მასპინძელი უჯრედის დნმ-ის ფრაგმენტები ახლად წარმოქმნილ ბაქტერიოფაგში ხვდება. როდესაც ერთ-ერთი ასეთი „დეფექტური“ ბაქტერიოფაგი აინფიცირებს უჯრედს, იგი მას გადასცემს დნმ-ს. ზოგი ბაქტერიოფაგი თავისი მასპინძელი უჯრედის დნმ-ს ნაწილებად ჭრის და, ამგვარად, გადაცემის პროცესის ალბათობას ზრდის1.
სურათის წყარო „კონიუგაცია," ავტორი Adenosine (CC BY-SA 3,0). შეცვლილი სურათისთვის ლიცენზია აღებულია CC BY-SA 3,0 ლიცენზიის მიხედვით.
არქეები, პროკარიოტების კიდევ ერთი ჯგუფი ბაქტერიებთან ერთად, არ ინფიცირდებიან ბაქტერიოფაგებით, მაგრამ მათ თავიანთი ვირუსები ჰყავთ, რომლებსაც ერთი ინდივიდიდან მეორეზე გადააქვთ გენეტიკური მასალა.

კონიუგაცია

კონიუგაციის დროს დნმ ერთი ბაქტერიიდან მეორეზე გადაიცემა. როდესაც დონორი უჯრედი რეციპიენტთან ახლოს მიიწევს იმ სტრუქტურის მეშვეობით, რომელსაც პილუსი ეწოდება, დნმ მეორე უჯრედს გადაეცემა. უმეტეს შემთხვევებში ამ დნმ-ს პლაზმიდის ფორმა აქვს.
სურათის წყარო „კონიუგაცია," ავტორი Adenosine (CC BY-SA 3,0). შეცვლილი სურათისთვის ლიცენზია აღებულია CC BY-SA 3,0 ლიცენზიის მიხედვით.
დონორი უჯრედები, როგორც წესი, დონორებივით იმიტომ იქცევიან, რომ მათ აქვთ დნმ-ის დიდი ფრაგმენტი, რომელსაც ფერტილობის ფაქტორი (ან F-ფაქტორი) ეწოდება. დნმ-ის ეს ფრაგმენტები აკოდირებს ცილებს, რომელთაგანაც იგება სასქესო პილუსი. ის აგრეთვე შეიცავს სპეციალურ საიტს (მონაკვეთს), სადაც კონიუგაციის დროს იწყება დნმ-ის გადაცემა2.
თუკი F-ფაქტორი კონიუგაციის დროს გადაიცა, მიმღები უჯრედი ხდება F+ დონორი, რომელსაც შეუძლია საკუთარი პილუსის წარმოქმნა და სხვა უჯრედებისთვის დნმ-ის გადაცემა. ერთ ანალოგიას მოვიყვანთ: ეს პროცესი ჰგავს იმას, თუ როგორ შეუძლია ვამპირს სხვა ადამიანების ვამპირებად ქცევა მათი კბენის გზით.

მოძრავი ელემენტები

ბაქტერიულ გენეტიკაში აგრეთვე მნიშვნელოვანია მოძრავი (მობილური) ელემენტები3. დნმ-ის ეს დიდი ფრაგმენტები „დახტიან“ გენომის ერთი ადგილიდან მეორეზე, ჭრიან და სვამენ საკუთარ თავს ან საკუთარი თავის ასლებს ათავსებენ ახალ წერტილებში. მოძრავი ელემენტები მრავალ ორგანიზმში (მათ შორის, თქვენში და ჩემში!) გვხვდება და არა — მხოლოდ ბაქტერიებში.
ბაქტერიებში მოძრავ ელემენტებს ხშირად ანტიბიოტიკებისადმი მდგრადობისა და პათოგენურობის გენები გადააქვთ (ეს უკანასკნელნი ბაქტერიებს დაავადების გამომწვევს ხდის)4,5,6. თუკი ერთ-ერთი ასეთი მოძრავი ელემენტი ქრომოსომიდან პლაზმიდზე „გადახტა“, გენები, რომლებსაც იგი ატარებს, მარტივად შეიძლება, სხვა ბაქტერიას გადაეცეს ტრანსფორმაციის ან კონიუგაციის გზით. ეს ნიშნავს, რომ შესაძლოა, გენები სწრაფად გავრცელდეს მთელ პოპულაციაში.
სურათი ეფუძნება Reece et al.-ში არსებულ მსგავს სურათს7

შეჯამება

ბაქტერიებში რეპროდუქცია ზოგჯერ ძალიან სწრაფად ხდება და ზოგი სახეობისთვის ერთი თაობის წარმოქმნას სულ რამდენიმე წუთი სჭირდება. გენერაციის ეს მოკლე დრო, შემთხვევით მუტაციებთან და გენეტიკური რეკომბინაციის სხვა მექანიზმებთან ერთად, რომლებიც ამ სტატიაში ვიხილეთ, ბაქტერიებს (და სხვა პროკარიოტებს) საშუალებას აძლევს, ძალიან სწრაფად განიცადონ ევოლუცია.
კარგია თუ არა ეს? ყველაფერი პერსპექტივაზეა დამოკიდებული. სწრაფი ევოლუცია ნიშნავს, რომ ბაქტერიებს ძალიან სწრაფად შეუძლიათ გარემო ცვლილებებისადმი, მაგალითად, ანტიბიოტიკის გამოჩენისადმი, ადაპტაცია. ეს კარგია მათთვის — მაგრამ ცუდია ჩვენთვის, ვისაც ისინი გვაინფიცირებენ!

შეამოწმეთ თქვენი ცოდნა

  1. შეუთავსეთ გენის გადაცემის თითოეული ტიპი მის განმარტებას.
    1

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

პოსტები ჯერ არ არის.
გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.