การถ่ายโอน DNA ด้านข้าง: กลไกและผลที่ตามมา
Frederic Bushman Cold Spring Harbor Laboratory Press: 2002 448 หน้า 59, 43 ปอนด์ (hbk); $39, £28 (pbk)
การถ่ายเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์โอนยีนด้านข้าง (หรือที่เรียกว่าแนวนอน) คือการแลกเปลี่ยนยีนข้ามขอบเขตของสปีชีส์และเป็นประเด็นร้อนในบางวงการ นักพันธุศาสตร์จุลินทรีย์และนักวิวัฒนาการสายวิวัฒนาการโดยเฉพาะอย่างยิ่งรู้สึกตื่นเต้นกับมันมากขึ้นด้วยลำดับจีโนมโปรคาริโอตใหม่แต่ละลำดับที่บรรลุถึงความสมบูรณ์ ไม่มีใครคาดคิดมาก่อนว่าโปรคาริโอตจีโนมจะเป็นโมเสกอย่างกว้างขวาง เห็นได้ชัดว่าประกอบเข้าด้วยกันโดยการรวมตัวของยีนจากบรรพบุรุษที่แตกต่างกันมากมาย ในเกมเลโก้โมเลกุลที่ไม่มีวันจบสิ้น
นักพันธุศาสตร์มักมีความสุขกับ LGT การได้มาซึ่งยีนและกลุ่มยีนจากต่างประเทศสามารถอธิบายความแตกต่างที่โดดเด่นบางประการในคุณสมบัติของสายพันธุ์แบคทีเรีย (หรือสายพันธุ์ภายในสายพันธุ์) ที่เกณฑ์อื่นๆ เกือบจะเหมือนกัน ความแตกต่างอย่างมาก (> 20%) ในองค์ประกอบทางพันธุกรรมระหว่างสายพันธุ์ที่ทำให้เกิดโรคและอ่อนโยนของสายพันธุ์เดียวกัน ( Escherichia coliตัวอย่างเช่น O157:H7 และ K12) สามารถเข้าใจได้ดีที่สุดด้วยแบบจำลองที่กระตุ้นการได้มาซึ่งยีนอย่างรวดเร็วของวิวัฒนาการ (โดย LGT) และการสูญเสีย แต่นักวิวัฒนาการสายวิวัฒนาการมีความยินดีน้อยกว่า พวกเขาต้องการใช้ลำดับยีนเพื่อสร้างต้นไม้วิวัฒนาการขึ้นใหม่สำหรับสปีชีส์โดยสันนิษฐานว่ามีการถ่ายทอดยีน ‘แนวตั้ง’ ระหว่างรุ่น แต่ถ้ายีนสามารถเปลี่ยนสปีชีส์ได้ ต้นไม้เหล่านี้จะกลายเป็นใย — ยุ่งเหยิงมากขึ้น ดังนั้นเมื่อ LGT ได้รับการอนุมานจากข้อมูลเปรียบเทียบเท่านั้น พวกเขามักจะถามอย่างฉุนเฉียวว่า “กลไกคืออะไร”
หนังสือLateral DNA Transfer ของ Frederic Bushman ไม่ได้พยายามตอบคำถามนี้สำหรับกรณี LGT ที่อนุมานทั้งหมด แต่ด้วยการให้เรื่องราวที่ละเอียดถี่ถ้วนและอ่านออกได้ยากเกี่ยวกับความรู้ในปัจจุบันเกี่ยวกับหลายวิธีที่สามารถแลกเปลี่ยน DNA ภายในและระหว่างทั้งโปรคาริโอตและยูคาริโอต บุชแมนได้จัดเตรียมผู้เสนอ LGT ด้วย rejoinders ที่สมเหตุสมผลที่หลากหลาย และเขาได้ให้ความมั่นใจกับเรามากขึ้นว่า เมื่อมีเจตจำนง (ข้อได้เปรียบในการคัดเลือก) สำหรับการแลกเปลี่ยนยีน ย่อมมีหนทาง
ใน 12 บท บุชแมนสรุปสภาวะการเล่นในการทำงานเกี่ยวกับการผันคำกริยา การขนย้าย การถ่ายทอด การดื้อยาปฏิชีวนะ (กลไกและการแพร่กระจาย) หมู่เกาะที่ทำให้เกิดโรค จีโนมของโปรคาริโอตเปรียบเทียบ ไวรัสวิทยา (มีตอนพิเศษเกี่ยวกับเอชไอวี) เรโทรทรานสโปซอน (LINEs และ SINE) Tc1/Mariner, P และองค์ประกอบ DNA อื่นๆ, องค์ประกอบและความลื่นไหลของยูคาริโอต, ระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์มีกระดูกสันหลัง, และการถ่ายโอนระหว่างโดเมน (โดยเฉพาะ Ti พลาสมิด) หัวข้อเหล่านี้มักจะไม่ได้รับการปฏิบัติร่วมกัน และมักจะนำเสนอต่อนักเรียนหลังจากที่ได้เรียนรู้เกี่ยวกับยีน “ของจริง” แล้วเท่านั้น ดังนั้น บุชแมนจึงเปิดประตูสู่ระเบียบวินัยวิวัฒนาการระดับโมเลกุลทั่วไปที่บูรณาการมากขึ้น ซึ่งจะปฏิบัติต่อองค์ประกอบเคลื่อนที่ทั้งหมด (และอย่างสุดโต่ง ยีนที่ถ่ายโอนทั้งหมด) ในฐานะตัวแทนวิวัฒนาการในสิทธิของตนเอง
สมมติฐาน ‘โอเปอเรเตอร์ที่เห็นแก่ตัว’
ของเจฟฟรีย์ ลอว์เรนซ์และจอห์น โรธ เป็นทฤษฎีที่แสดงออกอย่างชัดเจนและรุนแรงที่สุดที่วินัยใหม่นี้มีอยู่ในปัจจุบัน Bushman รับรอง แต่ฉันหวังว่าเขาจะนำเสนอทฤษฎีนี้ (และกลไกวิวัฒนาการอื่น ๆ อีกหลายรายการ) ในรายละเอียดค่อนข้างมากขึ้น
บุชแมนพยายามรวมกลุ่มที่กว้างขึ้นในสองบทสุดท้ายของเขา โดยบทแรกเกี่ยวข้องกับกฎระเบียบ (โดยปกติจะเป็นเชิงลบ) ที่กระทำกับ LGT โดยผู้รับและตัวแทนในการโอน ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการจำกัดจำนวนสำเนาขององค์ประกอบแบบเคลื่อนที่ภายในจีโนมหรือความรุนแรงของไวรัส มากกว่าที่จะปรับเปลี่ยนการแลกเปลี่ยนระหว่างสายพันธุ์ และสิ่งที่บุชแมนพูดถึงเกี่ยวกับจีโนมหลังนี้ดูซับซ้อนน้อยกว่า เขาอ้างถึงทฤษฎีองค์ประกอบเห็นแก่ตัวที่สวยงามของ Ichizo Kobayashi เพื่ออธิบายระบบการปรับเปลี่ยนข้อจำกัด และพลาดข้อมูลการเปลี่ยนแปลงของ Rosemary Redfield โดยสิ้นเชิงซึ่งแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียสนใจคุณค่าอาหารของ DNA ต่างประเทศมากที่สุด
ในทำนองเดียวกัน ในบทสุดท้ายจะสรุปลักษณะทั่วไปก่อนหน้าของ Bushman เกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างโปรคาริโอตและยูคาริโอที่เกี่ยวกับกลไก ความถี่และผลกระทบของ LGT และความคิดของผู้อื่นเกี่ยวกับบทบาทของ LGT ในการวิวัฒนาการของอินตรอน เพศ และชีวิต ทฤษฎีการรวมตัวใหม่ที่ชัดเจนซึ่งฉันหวังว่าจะเห็นไม่ได้อยู่ที่นี่ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไม่มีความพยายามที่จะเชื่อมช่องว่างกับพันธุศาสตร์ของประชากร นี่คือหนังสือของนักชีววิทยาระดับโมเลกุล แต่แล้วฉันก็ทำอะไรไม่ได้ดีไปกว่านี้อีกแล้ว และหนังสือของบุชแมนได้จัดเตรียมการทบทวนเส้นทางและกระบวนการต่างๆ ของ LGT ที่ดีที่สุดไว้ในที่เดียว ฉันดีใจที่มันอยู่บนชั้นวางของฉัน
เพิ่มเติมเกี่ยวกับการถ่ายโอนยีน
Mobile DNA II แก้ไขโดย Nancy L. Craig, Robert Craigie, Martin Gellert และ Alan M. Lambowitz ASM Press, $169.95
การถ่ายโอนยีนแนวนอน ฉบับที่ 2 แก้ไขโดย Michael Syvanen & Clarence I. Kado Academic Press, 99.95 เหรียญเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
