Laterale(LGT )/Horizontale gentransfert(HGT)Horizontale genoverdracht (HGO)

december 9, 2012 6 reacties


Trefwoorden (zoektermen )

Lateral gene transfert /  Horizontale  gen transfert   / Horizontale gen overdracht  / aktief delen van genen met andere genomen  / Gene Swapping

Succesvolle ” resistentie – genen , onstaan( door mutaties ) in een bepaalde strain (= stam), maar kunnen zich ook nog eens door “ horizontale gen transfer ” verspreiden in andere bacteria en micro-organismen ( ook van andere soorten ) en zichzelf inbouwen in die ( geinfecteerde ?) genomen , zodat de voordelen van een ergens in het “wild” onstaan resistentie-gen kan worden verworven (zonder afhankelijk te zijn van een mutatie in de verwerver ) en vanuit de bestaande genenvoorraden in de ecologische samenhangen en microbieele fauna’s waarin de verwerver leeft …

Uitwisseling van resistente genen gaat sneller dan zelf muteren;    28 januari 2011 Arjen Dijkgraaf

Bacteriën evolueren vooral door genen over te nemen van andere soorten, en veel minder door mutatie van hun eigen DNA. Dat hebben Todd Treangen en Eduardo Rocha (University of Maryland) vastgesteld door een groot aantal microbiële genomen met elkaar te vergelijken.

MRSA-bacterie: 'Ruilen?'MRSA-bacterie: ‘Ruilen?  Hun publicatie in PLoS Genetics zou onder meer kunnen verklaren waarom bacteriën zo snel resistentie tegen antibiotica kunnen ontwikkelen. Als er eentje eenmaal heeft uitgevonden hoe het moet, geeft hij het recept kant en klaar aan collega’s door.Dát bacteriën relatief gemakkelijk genetisch materiaal uit een andere cel kunnen overnemen om het in hun eigen DNA in te bouwen, was overigens al bekend. Maar tot nu toe werd min of meer automatisch aangenomen dat dat mechanisme ondergeschikt was aan de traditionele evolutie, zoals je die bij meercellige organismen tegenkomt.

 Het betekent vooral dat binnen de evolutiebiologie de nodige aannames op de helling moeten.

bron: University of Maryland

Horizontal Gene Transfer Database (HGT-DB)
Evolutionary Genomics Group. Biochemistry and Biotechnology Department.
Universitat Rovira i Virgili (URV). Tarragona. Spain.
Dr. Michael Syvanen
http://www.yvm.net/vme/hgt/
Toenemende Evolutie snelheid ?

Het was lange tijd een mysterie waarom de snelheid en complexiteit van evolutie met de tijd leek toe te nemen.

Bijvoorbeeld: het fossielen-verslag suggereert dat : eencellig leven voor het eerst ongeveer 3,5 miljard jaar geleden verscheen en toen deed meercellig leven er nog eens 2,5 miljard jaar over om te evolueren.

Dan houd je nog maar iets van een miljard jaar over voor de evolutie van diverse planten, zoogdieren, insecten, vogels en andere soorten die de aarde bevolken.

 

HGT voegt complexiteit toe en versneld de evolutie

Snellere evolutie is een voordeel ?
ScienceDaily (29 Januari..2007) –
Het is altijd een raadsel geweest waarom de frequentie (en de toename in complexiteit ) van de evolutie schijnt te versnellen , met tijd mee :
Alles in het het fossiele verslag wijst erop dat het eencellig leven ongeveer 3,5 miljard jaar geleden is onstaan , en het duurde tot ongeveer een kleine miljard jaar vooraleer het eerste meercellige leven van start ging … .
Zoogdieren, veel insecten, vogels, bloeiende planten ( en andere soorten die tegenwoordig de aarde bevolken ) moesten wachten tot ver na het
cambrium….Maar ontwikkelden zich in ( geologisch relatief ) korte tijd in vergelijking met vroegere oeroude verdwenen fauna ?(1)
De oude wiskundige evolutie- modellen hielden zich grotendeels bezig met fluctaties in populaties veroorzaakt door puntmutaties
— kleine beperkte willekeurige veranderingen in enige nucleotiden op de DNA- kettingen ( micro-mutaties en graduale accumulaties ).
Een paar andere theorieën hebben zich terzelfdertijd geconcentreerd op de nieuwe combinatie — die bijvoorbeeld onstaan door seksuele selectie ___waarbij de genetische opeenvolgingen in de genomen van de soort opnieuw worden gemengd/gekombineerd door ( bijvoorbeeld) de haploide inbreng van de ouders bij de bevruchting .
Echter , de in de microwereld bekende horizontale genoverdracht (HGT) is een species overschrijdende vorm van genetische overdracht die aan belang wint
in de huidige modelleringen .
HGT is het proces waarbij DNA van één soort ( op de een of andere manier ) wordt geïntroduceerd. in een andere soort ( een soort natuurlijke GM ?)
Het idee werd 50 jaar geleden het eerst voorgesteld en geridiculiseerd , maar de komst van resistente bacteriën en verdere ontdekkingen____ met inbegrip
van de identificatie van een gespecialiseerde prote챦ne die bacteri챘n gebruiken om genen te ruilen___heeft de laatste jaren geleid tot brede acceptatie van het
denkbeeld
“Wij weten dat de meerderheid van het DNA in de genomen van sommige dier en plant soorten — met inbegrip van mensen, muizen, tarwe en graan — uit inserties bestaan die afkomstig zijn van HGT … Wij kunnen , bijvoorbeeld , de ontwikkeling van aanpassingern in het immuum systeem van de mens en andere (verwante )gewervelde dieren ___aan een HGT-insertie van ongeveer 400 MY geleden, toeschrijven . “
Het nieuwe wiskundige model dat door Deem en professors Jeong-Man Park werd ontwikkeld tracht om te weten te komen hoe HGT de algemene dynamica
van de evolutie verandert.
In vergelijking met bestaande modellen die slechts met puntmutaties en/ of seksuele nieuwe combinaties , rekening houden geven, toont het model van het Park hoe HGT de snelheid van de evolutie verhoogd en door gunstige selectiedruk vderspreid in populaties .
Deem onderstreepte het evolutionaire belang van” horizontale genoverdracht” in een ” physics today ” artikel van Januari 2007
HGT houdt in dat de genetische info van de modulaire aard is : dat maakt het haalbaar om gehele reeksen van genetische code — zoals genen ___te
ruilen ….dat staat bacteriën toe om antibiotica te overleven .
“Het wordt duidelijk dat het leven verder is geëvolueerd om ook genetische informatie in een modulaire vorm op te slaan,
en nuttige modules van andere organismen over te nemenof en/of uit te wisselen ”
Rice University
(1)
Het feit dat we niet weten hoeveel “soorten” zulke oude ” biosferen ” herbergden … maakt natuurlijk zulk een overweging uiterst speculatief …
In elk geval is er toch sprake van een paar getuigen van vroegere rijke biodiversiteiten in het fossielen verslag
( bijvoorbeeld de cambrische explosie )maar die is grotendeels te wijten aan de goede fossilisatie van organismen met harde delen …
en goed bewaarde zeeroude vindplaatsen ( lagerstaten bijvoorbeeld ) die lokaal weinig hebben geleden onder morfogenetische rotsvorming
HGT bij hogere organismen
Rhodinus prolixus. (Credit: Dr. Erwin Huebner, University of Manitoba, Winnipeg, Canada)
Repeated horizontal transfer of a DNA transposon in mammals and other tetrapods
Space Invaders, ExtraTerrrestrials en Bloedzuigers
G. Korthof
In de biologie zijn in 2008 echte, niet virtuele, Space invaders ontdekt: mobiele genetische elementen (of jumping genes) die in het DNA van zeer verschillende dieren zoals sommige ratten, muizen, vleermuizen, hagedissen, en kikkers binnengedrongen zijn en zich daar permanent gevestigd hebben.
Ze zijn verantwoordelijk voor één van de grootste invasie’s van DNA transposons die ooit hebben plaatsgevonden. Er zijn voorbeelden van 100.000 copieën per genoom.
Tot nu toe was het een raadsel hoe die stukken DNA van het ene dier naar het andere overgebracht konden worden. Hoe is dat in zijn werk gegaan? Hoe komt een stuk DNA in zeer verschillende diersoorten terecht?

Rhodnius prolixus

In Nature van donderdag 29 april 2010 staat de gouden tip. Gilbert en collega onderzoekers vonden de Space Invader elementen in een bloedzuigend insect Rhodnius prolixus (zie foto).

Dit insect had al een slechte naam omdat het de verwekker van de ziekte van Chagas overbrengt. Het is een neven-effect van bloedzuigen.

Hetzelfde verschijnsel als bij de malariamug die de malaria parasiet overbrengt wanneer ze bloed zuigt. Rhodnius prolixus is hoofdverdachte in deze zaak, omdat al bekend was dat hij bloed zuigt bij diverse zoogdieren, vogels en reptielen. Niet echt kieskeurig dus.

Maar laten eerst nog even naar de verspreiding van Space Invaders kijken. Het bijzondere is de willekeurige verspreiding van de SPINs (afkorting van Space Invaders) over de 102 diersoorten waarvan een complete genome beschikbaar is. Het gaat in tegen iedere evolutioniare logica omdat de verspreiding niet volgens evolutionaire verwantschap is (Tree of Life). Bij nauw verwante soorten en genera ontbreken de SPIN elementen, en exact dezelfde SPINs komen voor in niet verwante groepen als zoogdieren en reptielen.

Tot nu toe zijn er geen vissen, vogels of andere insecten gevonden met de betreffende SPINs (of gelijksoortige transposons).

Er waren 11 soorten vissen onderzocht: allemaal negarief. Dit lijkt me logisch. Een bloedzuigend insect heeft geen toegang tot vissen. Ook waren de 21 soorten insecten negatief. Ook dat lijkt me logisch. Dit alles wijst op horizontale DNA overdracht. Aan die conclusie valt moeilijk te ontkomen.

Zeer belastend bewijsmateriaal voor het insect Rhodnius prolixus is het gegeven dat hij bloedzuigt precies bij die diersoorten die ook SPINs hebben. Als je naar de exacte DNA volgorde van de SPIN elementen in vertebraten en invertebraten kijkt, dan zie je overeenkomsten van 95% tot 98%. Het is extreem onwaarschijnlijk dat die SPINs door gebruikelijke verticale evolutionaire weg overgedragen zijn, omdat de meest recente gemeenschappelijke voorouder van gewervelden en ongewervelden zeker 500 miljoen geleden geleefd heeft. En de DNA gegevens wijzen allemaal op een tijdstip van het ‘misdrijf’ van plm 50 miljoen jaar geleden.

We zijn dus gebeurtenissen in het verre verleden aan het reconstrueren. Op heterdaad betrappen is dus niet meer mogelijk. Maar gelukkig geldt er in de biologie geen verjaringstermijn! Met al dit belastend bewijsmateriaal op tafel: probeer je dar maar eens uit te praten. Dan moet je een heel goede advocaat hebben.

Maar DNA onderzoek wijst op een medeplichtige: de zoetwater slak Lymnaea stagnalis. Wat zijn rol in deze zaak is, is nog niet helemaal duidelijk. Wel staat vast dat deze -op het oog onschuldige- slak onderdak verleent aan parasitaire wormen die we ook in zoogdieren vinden. En het dier komt wereldwijd voor. Een mogelijk link, dus. Het valt mij op dat de 11 onderzochte Nematode wormen allemaal negatief waren. Nematodes zijn vaak parasitair.

De verdediging wijst op tegenstrijdige data en tunnelvisie, om enige termen uit de rechtspraak te gebruiken. De verdachte R. prolixus komt alleen voor in Zuid Amerika (op kaartje aangegeven met ‘Triatomine bug’) en de SPIN-slachtoffers Tenrec, Lemur, Bushbaby and Xenopus (kikker) komen voor in Afrika, en de Tarsier komt voor in Zuid-Oost Azië. De verdachte moet dus gelijktijdig op drie continenten actief geweest zijn! Dat lijkt zeer onwaarschijnlijk. Een extreem voorbeeld van tunnelvisie!? De continenten waren al 65 miljoen jaar vóór het misdrijf gescheiden (plm 115 miljoen geleden).

De grote open vraag is en blijft: wat is de link tussen de Oude Wereld en de Nieuwe Wereld?

Onze beeldspraak vervolgend: de verdediging wijst er tevens op dat er van meerdere zgn schakelbewijzen gebruik gemaakt wordt. Dat parasitaire Trypanosomen verspreid kunnen worden door uitwisseling van grote hoeveelheden bloed en speeksel tussen bloedzuigende insecten en hun slachtoffers, en dat daarbij ook DNA overgedragen wordt, is nog géén bewijs dat verdachte R. prolixus dit ook gedaan zou hebben.

Ook het feit dat verdachte R. prolixus op zijn eigen continent Zuid Amerika de Oppossum en het doodshoofdaaje (‘Squirrel monkey’) heeft besmet, is geen bewijs dat hij het ook op andere continenten heeft gedaan. Inderdaad, dat doet onmiddellijk denken aan de recente zaak tegen Lucia de B. waarin het schakelbewijs leidde tot de onterechte veroordeling van de verdachte. Trouwens, over de rol van beeldvorming gesproken: het verdachte insect heeft al Chagas ziekte op zijn naam staan, dus … eenmaal een crimineel, altijd een crimineel.

Wat ik graag als aanvullend bewijsmateriaal zou zien is Space Invaders in het bloed van nu levende R. prolixus individuen. En -heel belangrijk!- een bevestiging dat Space Invaders experimenteel via het bloed in het DNA van een organisme overgebracht kunnen worden. Hoe makkelijk is dit eigenlijk? Ook zou het interessant zijn om nader onderzoek te doen aan eventuele soorten die wel door R. prolixus gestoken worden, maar géén Space Invaders hebben, en het mechanisme daarachter ophelderen. Zijn die soorten beter in staat Space Invaders op te ruimen?

Tenslotte, wat hebben die ExtraTerrestrials (ET) er nu mee te maken? ExtraTerrestrials zijn ook DNA transposons. Ze bleken behalve in de verdachte R. prolixus ook in Planaria en de vleermuis Myotis (Euro-Azië) voor te komen.

Het geheel overziend, is dit een prachtig voorbeeld van een onderzoek waar genomics, ecologie en biogeografie op een veelbelovende wijze samengaan!

Dit is evolutie op zijn leukst!

Literatuur

Clément Gilbert et al (2010) ‘A role for host-parasite interactions in the horizontal transfer of transposons across phyla‘, Nature, 29 april 2010

J.K. Pace (2008) ‘Repeated horizontal transfer of a DNA transposon in mammals and other tetrapods‘, PNAS, 4 nov 2008 (hier worden de Space Invaders geintroduceerd).

Wiki artikel over de betreffende groep van bloedzuigende insecten Triatominae.
Space Invaders zult U nog niet vinden in de handboeken of in wikipedia. Wel een algemeen artikel over transposons of ‘Springend gen‘ in wiki. Hoewel het onderwerp transposons voorkomt in Virolution van Frank Ryan (vorige blog) en in het verlengde liggen, komen Space Invaders niet in dat boek voor.

Virussen in ons DNA

Virolution

Virolution van Frank Ryan is niet zo zeer een boek dat ik zou aanraden als men een diepgaande kritiek zoekt op het neo-Darwinisme.

Nee, ik zou het eerder willen aanraden als men een goed beeld wil krijgen van virussen in ons genoom. Er zijn andere boeken voor kritiek op en alternatieven voor neo-Darwinisme (daarover binnenkort meer).

Het is zeker niet overdreven om te zeggen dat er virussen (dode, slapende en actieve) in ons DNA zitten. Ryan weet dat op een boeiende manier uit een te zetten. Het boek leest heel prettig. Het geheim is, denk ik, dat Ryan (een arts) zelf op zoektocht is naar de rol van virussen in de evolutie. Hij is enthousiast en nieuwsgierig. Hij ‘interviewt’ vele experts en stelt zichzelf bescheiden op. Dat maakt hem sympathiek. Daarom leest het boek zo prettig, ook al kom je bekende (misschien zelfs vele bekende) feiten tegen.

Het hoogtepunt van het boek vind ik zelf hoofdstuk 6: ‘How Viruses Helped Make Us Human’. Van hoofdstuk 6 t/m 15 vond ik het minder goed. Daar probeert hij toch eventjes het neo-Darwinisme te corrigeren en daar is hij toch niet de juiste persoon voor.

http://evolutie.blog.com/2010/04/26/virussen-in-ons-dna/

Zie ook blogs  van KORTHOF  over horizontal gene transfer en de Tree of Life:

Een aardig boek over biogeografie (maar zonder moleculaire data) is: Dennis McCarthy (2009) ‘Here Be Dragons‘.

Interessante commentaren
(Korthof ) “eukaryotic chauvinism”:
Vermoedelijk worden hier mensen mee bedoeld die menen dat Horizontal Gene Transfer voornamelijk aan de basis van de Tree of Life voorkomt, en dat HGT dus niet belangrijk is voor het midden en de top van de TOL (daar zitten de eukaryoten).
En dus dat de TOL nog steeds overeind staat.
Ik vind al die discussie over ‘belangrijkheid’ niet echt interessant, het is een subjectief oordeel.
Uit evolutionair oogpunt is het interessant is om te bepalen hoeveel procent van het menselijk genoom uit HGT afkosmtig is, wat zich na binnenkomst heeft vermenigvuldigd, wat de schadelijke of positieve effecten zijn van DNA afkomstig uit HGT. Dat soort data geeft inzicht in de rol van HGT in de menselijke evolutie.

Dat er een groot percentage van ons genoom uit mobiele elementen en andere rommel bestaat is inmiddels duidelijk, onduidelijk is of het enig effect heeft op ons fenotype. En dat is evolutionair belangrijk.

Het is ook belangrijk om tijdschalen in de gaten te houden: op een tijdschaal van menselijke individuen en generaties zijn gewone verticale erfelijkheid en gewone mutaties overheersend. Dat zie je ook: kinderen lijken op ouders. Als een kind totaal niet op de ouders lijkt, wordt er meestal niet aan HGT gedacht maar aan een buitenechtelijk kind, of donorinseminatie, of adoptie.
HGT speelt op evolutionaire tijdschalen, niet op menselijke tijdschalen.

PS: Toch is het misschien interessant om de malariaparasiet en de malariamug te screenen op Space invaders etc om te kijken of er via die weg , DNA overgedragen zou kunnen worden….

Michael R Rose and Todd H Oakley The new biology: beyond the Modern Synthesis Biology Direct 2007, 2:30doi:10.1186/1745-6150-2-30
http://www.biology-direct.com/content/2/1/30
(Quote ) ” ….• We cannot assume in advance the existence, level, or focus of natural selection on a particular biological attribute. The attribute could arise from (i) accidental evolutionary events, (ii) selection on a DNA sequence that evolves independently of the replication of its host, or (iii) unanticipated pleiotropic effects of selection on other characters….”
…..ik vind genomics belangrijk, maar wat hebben we gewonnen als we vervolgens fenotype,
ecologie en biogeografie uit het oog verliezen? Niets!
In tegendeel: dat zou een stap terug zijn!

Maar bij Rose et al ,gaat het wel degelijk ook om de vraag “hoe kom je van geno- naar fenotype” Ze gebruiken daarom metaforen als genetic toolkit
“Ze vergeten het fenotype niet, ze signaleren een probleem.”( denk ik als buitenstaander )Immers ; Het gaat er toch om of het klopt met de feiten en onderzoeksresultaten die
ze aanvoeren?

 ———————————————————————————————————————–
Horizontal Gene Transfer Database (HGT-DB)
Evolutionary Genomics Group. Biochemistry and Biotechnology Department.
Universitat Rovira i Virgili (URV). Tarragona. Spain.
Dr. Michael Syvanen
http://www.yvm.net/vme/hgt/
Toenemende  Evolutie snelheid   ?

Het was lange tijd een mysterie waarom de snelheid en complexiteit van evolutie met de tijd leek toe te nemen.

Bijvoorbeeld:  het fossielen-verslag  suggereert  dat  : eencellig leven voor het eerst ongeveer 3,5 miljard jaar geleden verscheen en toen deed meercellig leven er nog eens 2,5 miljard jaar over om te evolueren.

Dan houd je nog maar iets van een miljard jaar over voor de evolutie van diverse planten, zoogdieren, insecten, vogels en andere soorten die de aarde bevolken.

Michael  Deem 

“…. wij kunnen de ontwikkeling van het adaptieve immuunsysteem van de mens en andere gewervelden, terugtraceren naar een HGT insertie van ongeveer 400 miljoen jaar geleden….”. “It is like having a lot of genetic mutations at once. Enzymes allow DNA to be excised from one species to us,”

Deem said.

“Bacterial geneticists have worked on HGT for 15 to 20 years, but not many of the other evolutionary biologists (have).”

bron :Genetic info swapped between different

species http://news.zdnet.com/2100-9596_22-6154336.html
Virussen en  bacterieën zijn in staat om  door middel  van HGT (1) 
evolutieprocessen aanzienlijk te versnellen ….suggereert een nieuwe studie.

Michael  Deem…..”Wij vermoeden al  lang   dat het grootste  deel  van  het  DNA in de  genomen van één of andere dier of  planten- soort ___muizen, tarwe , grassen  , met inbegrip van mensen,___  bestaat uit  genetische kapitaal-winsten en  toevoegingen afkomstig  van (historisch hypothetisch )HGT ” (= uitwisselingen , (H)ERV inserties en endosymbiose )
…Bijvoorbeeld, kunnen wij de ontwikkeling en de aanpassings  van het immuum- systeem bij  mensen en andere  gewervelden aan een  HGT-aanvoer   toeschrijven  , eentje  die  ongeveer 400 miljoen jaar geleden plaats  vond ….
[Virussen en bacterieën ] lenen of produceren door mutaties al eens het genetisch recept voor  een nuttige proteïne (= of een gen,) dat kan worden overgebracht naar het genoom van  complexere soorten (2) 
….Ik denk dat HGT  het belangrijkste mechanisme is waardoor nieuwe functies kunnen onstaan “
De evolutie moet dan ook  als een  in toenamende mate versneld   en complexer geheel worden begrepen .
Het ( reeds gevonden )fossielen bestand , wijst  erop dat de eencellige organismen zowat 3,5 miljard jaar geleden ten tonele  verschenen.
Het vergde daarna  2,5 miljard per jaar vooraleer  de eerste multicellulaire leven-vormen waren ontwikkeld .
Maar in de loop van de daarop  volgende miljard jaar, evolueerden die eerste multicellulaire organismen tot de verbijsterende
fossiele en  de huidige BIODIVERSITEITdie nog niet eens  kompleet is  geinventariseerd …
Waarom versnelde het tempo van evolutie zo dramatisch ?
Michael  Deem zegt dat
HGT een significante rol kan gespeeld hebben in het onstaan( en de verdere ontwikkeling )  van vroege multicellulaire organismen ….
(De) “eenvoudige organismen zijn als lego -bouwsteentjes …Zodra je genoeg voorraad (en verschillende ) Lego blokjes hebt, kunt je vrij gemakkelijk   een interessantere structuur  ineen knutselen .
Het kan drie miljard jaar gevergd hebben om die blokjes te maken, maar zodra je  die  hebt, kan  je die op vele en
verschillende manieren combineren . “ (3)
“De modulaire structuur van genen maakt  hen voorts  erg geschikt  voor HGT ,  inclusief  de  overdracht van nuttige
programmaatjes  , tussen  de  soorten “, voegde hij er  aan toe.
Niet iedereen denkt(vooralsnog )  dat  genen-ruil en HGT   een  prominente rol hebben gespeeld in  het globale evolutie-proces  van grotere meercellige eukaryote  organismen zoals planten en dieren .
Maar HGT is hoogstwaarschijnlijk de  grote oorzaak van de snelle evolutie van micro-organismen,
Otto Berg, professor  moleculaire evolutie aan  de Universiteit van Uppsala (Zweden )die niet betrokken was bij de studie, zegt hierover
(De )”conclusie dat  nieuwe combinaties [ van genen ] en HGT-uitwisselingen ___op zijn minst binnen de prokaryote  microben ____, de evolutie kunnen versnellen, zal  waarschijnlijk niet betwist kunnen  worden,” 
“HGT kan prominenter worden wanneer soorten  daadwerkelijk onder zware overlevingsdruk worden gezet”voegde hij eraan toe.
Bijvoorbeeld, wanneer de bacterieën aan antibiotica worden blootgesteld, moeten zij resistent  worden of verdwijnen /sterven.
Om het even welke  genetische programmatjes  die weerstand tegen de  drugs kunnen verlenen zullen daarom wijd en zijd onder al de aanwezige soorten  bacterieen   worden geleend en gekopieerd .
“Wanneer een (bacterieele )populatie   een nieuwe milieu-uitdaging  of dreiging   (of de kans krijgt   een nieuw ecologisch gebied te  exploiteren,) dan kan  de selectiedruk voor  het verwerven  van  nieuwe [ genetisch gecodeerde en overdraagbare ] functies  zeer sterk  oplopen   en  kan  HGT (4)   een essentieële rol spelen,”
(1)
en  bovenop de  occasionele klassieke( random) mutaties( =die misschien  wel van minder cruciaal belang zouden kunnen  zijn
(dan nu wordt beweerd ) in hun rol als aanbrenger van “nieuw  genetisch voer” voor de  zeef van  de natuurlijke selectie ,
in de latere snellere evolutie/ of beter nog  :ontwikkeling of ontplooing  van de mogelijkheden ,van het bekende  leven
(2)
je kan het  vergelijken  met een soort natuurlijk  “downloaden van een programmaatje” =  of met een vorm  van
natuurlijk voorkomende  genetische  manipulatie  ….
(3)
zelfs op een soort  caleidoscopische manier binnen een aantal fysico chemische en lokale begrenzingen  ?  
(4)= als  een soort  “shuttle”  vector

Horizontale genoverdracht

Horizontale genoverdracht of laterale genoverdracht ( Engels –>Horizontal gene transfer/lateral gene transfer of afgekort HGT )  is een proces waarbij genetisch materiaal tussen twee organismen wordt uitgewisseld (genetische uitwisseling), zonder dat er een familierelatie is tussen de twee. Het overbrengen van genetisch materiaal van het ene organisme op het andere kan op natuurlijke wijze (waarschijnlijk voornamelijk bij zeer eenvoudige organismen), maar ook kunstmatig, door genetische manipulatie, gebeuren.

Horizontale genoverdracht is tegenovergesteld aan verticale genoverdracht, waarbij een organisme zijn genetisch materiaal van zijn ouders overneemt. In de genetica en de evolutietheorie zijn de meeste wetenschappelijke idee챘n gebaseerd op verticale genoverdracht, hoewel tegenwoordig de rol van horizontale genoverdracht een steeds grotere rol wordt toegedicht.

Mechanismen

Er zijn drie mechanismen waarop horizontale genoverdracht kan plaatsvinden:

  • Transformatie vindt plaats als een cel vreemd genetisch materiaal ontvangt dat vervolgens tot expressie komt. De cel verandert hierdoor. Celtransformatie is veel voorkomend bij bacteri챘n maar zeldzamer in eukaryoten. Kunstmatige transformatie wordt gebruikt voor medische en industri챘le toepassingen door de moleculaire biologie en biotechnologie.
  • Transductie, waarbij genetisch materiaal van de ene op de andere bacterie wordt overgedragen door een bacteri챘el virus (een bacteriofaag).
  • Conjugatie, een proces waarbij door fysiek contact tussen twee cellen uitwisseling van genetisch materiaal plaatsvindt.

Voorkomen

Prokaryoten // Zie voor meer informatie het artikel prokaryoot.

Onderzoek naar prokaryotische organismen heeft laten zien dat in dergelijke simpele vormen van leven horizontale genoverdracht een zeer belangrijke rol speelt.[1][2]

Behalve tussen bacterieën van dezelfde soort kan horizontale genoverdracht ook plaatsvinden tussen zeer verschillende soorten. Men vermoedt dat het een belangrijke rol speelt bij het resistent worden van bacterieën tegen antibiotica. Als één cel resistent wordt, kan hij die eigenschap snel aan andere cellen doorgeven.

 Eukaryoten //Zie voor meer informatie het artikel eukaryoten

Analyse van DNA-sequenties heeft het vermoeden opgeworpen dat bij sommige eencellige eukaryotische levensvormen ook horizontale genoverdracht voorkomt. Het ligt daarom voor de hand dat horizontale genoverdracht een belangrijk achterliggend mechanisme is in de evolutie van protisten.[3]

Bewijs voor horizontale genoverdracht bij eukaryoten is zowel gevonden in DNA van chloroplasten en mitochondriën als celkernen.

Over de rol van horizontale genoverdracht bij meercellige levensvormen verschillen de meningen: voorstanders denken dat bacterieën een rol spelen bij het overbrengen van genetisch materiaal tussen organismen,[4] tegenstanders denken dat horizontale genoverdracht slechts een rol van betekenis speelt bij bacterieën.[5]

Horizontale genoverdracht is waargenomen van bacterieën op bepaalde soorten schimmels, zoals de gist Saccharomyces cerevisiae.[6] Er zijn ook (betwiste) waarnemingen bekend van overname van genetisch materiaal van de endosymbiont Wolbachia door de adzukibonenkever (Callosobruchus chinensis).[7]

Betekenis voor biologische evolutie

In de genetica wordt aangenomen dat biologische evolutie verloopt door de overdracht van genen van ouders op nakomelingen (genen worden georven), waarbij door natuurlijke selectie en/of genetische mutaties de nakomelingen niet precies gelijk zijn aan de voorouders. Als sprake is van horizontale genoverdracht verloopt evolutie waarschijnlijk op een andere manier dan wanneer organismen hun erfelijk materiaal alleen van hun ouders kunnen krijgen.[8]

Volgens de Endosymbiontenhypothese zijn de eerste eukaryotische cellen waarschijnlijk ontstaan uit endosymbiontische bacterieën.[9] Uit de eukaryotische ééncelligen zijn vervolgens meercelligen ontstaan, waarbij volgens de wetenschappelijke consensus horizontale genoverdracht een veel kleinere rol speelt. Hieruit volgt dat er een periode is geweest waarin nog geen “moderne”, darwinistische evolutie plaatsvond.

Betekenis voor fylogenetica //Vergelijkingen van DNA-sequenties geven de indruk dat er vaker horizontale genoverdracht heeft plaatsgevonden, ook over de grenzen van fylogenetische domeinen. De fylogenetische geschiedenis van soorten zou in dat geval niet ontrafeld kunnen worden door alleen steeds verder vertakkende stamlijnen voor een bepaald gen te tekenen.[10]

Horizontale genoverdracht is daarom een mogelijke confounder bij het opstellen van stamlijnen gebaseerd op vergelijkingen van DNA-sequenties. Het probleem is dat bij deze vergelijkende onderzoeken vaak maar één gen gebruikt is. Twee soorten bacterieën die slechts ver verwant zijn maar juist dat gen hebben uitgewisseld zullen in de fylogenetische stamboom als nauw verwant worden weergegeven, zelfs al zijn de meeste andere genen verschillend. De fylogenetica probeert dit probleem te ontwijken door meer genen mee te nemen bij vergelijkend onderzoek.

Zo is het meest gebruikte gen bij fylogenetisch onderzoek naar prokaryoten het 16s rRNA gen, omdat de sequenties op dit gen bij nauwe verwantschap redelijk vergelijkbaar zijn. Recent is echter geopperd dat 16s rRNA genen ook horizontaal overgedragen kunnen worden, hoewel dit niet vaak voorkomt. Dit betekent dat alle eerder aan de hand van dit gen opgestelde fylogenetische stamlijnen opnieuw ter discussie staan.

Argument tegen genetische manipulatie ?

Aanhangers van de (omstreden) theorie dat horizontale genoverdracht ook bij hogere levensvormen voorkomt zoals Mae-Wan Ho hebben dit aangevoerd als argument tegen genetische manipulatie. Door horizontale genoverdracht zou kunstmatig genetisch materiaal veel makkelijker in de natuur terecht kunnen komen.

Zie ook

DNA

Uitwisseling DNA tussen bacteriën massaler dan gedacht
2 november 2011

http://www.nu.nl/wetenschap/2657105/uitwisseling-dna-tussen-bacterien-massaler-dan-gedacht.html

Lange tijd veronderstelde   men, dat  HGT  tussen verschillende soorten bacterieen  niet zo  veel voorkwam of in ieder geval niet op zo’n grote schaal.

Amerikaanse wetenschappers hebben  nu   een gigantisch netwerk van recent uitgewisselde genen blootgelegd in meer dan 2000 bacteriën, verspreid over de hele wereld. Het betrof onder andere DNA dat betrokken is bij antibioticaresistentie. Het betekent dat genen zich nog sneller verspreiden dan gedacht. De resultaten zijn gepubliceerd in de Nature-uitgave van deze week.

Sinds de jaren vijftig is bekend dat bacteriën  stukjes DNA aan elkaar kunnen overdragen. Zo passen ze  zich snel aan op hun omgevingZe wisselen antibioticaresistentiegenen uit, maar ook genen om nieuwe stoffen als energiebron te kunnen gebruiken of om zware metalen te kunnen verwerken. Tot nu toe was niet bekend op welke schaal dit fenomeen optreedt.

Uitwisseling
De Amerikanen van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) vergeleken daarom de DNA-volgorde van 2.235 bacteriesoorten met elkaar, op zoek naar identieke genen. Die moesten het gevolg zijn van recente uitwisseling, zo redeneerden de wetenschappers, want anders had evolutie over tijd wel gezorgd voor verschillen in de DNA-volgorde.
De zoektocht leverde 10.000 genen op die via HGT door het bacterierijk vloeiden. Opvallend was dat zelfs totaal verschillende bacteriesoorten genen met elkaar uitwisselden en dat sommige identieke genen zich op duizenden kilometers van elkaar vandaan bevonden. Dat betekent dat genen zich razendsnel over de aarde kunnen verspreiden.

Gevaarlijk
Verontrustend was dat er bij zestig procent van de uitwisselgebeurtenissen tussen bacteriën die op en in de mens voorkomen een antibioticaresistentiegen betrokken was en dat er veel uitwisseling was tussen mensgeassocieerde bacteriën en hun tegenhangers in de veeteelt.
In de intensieve veeteelt wordt veel antibiotica gebruikt, wat leidt tot antibioticaresistente bacteriën. Als zulke resistenties hun weg vinden naar ziekteverwekkers dan kan dat leiden tot onbehandelbare en dus levensgevaarlijke varianten, zoals MRSA en EBSL

http://blogs.discovermagazine.com/notrocketscience/2011/10/31/our-bodies-are-a-global-marketplace-where-bacteria-trade-genes/

the zoo on your skin

live on our skin

In a thorough survey of our skin microbiome, Elizabeth Grice identified species from at least 205 different genera. Your forearm has the richest community with an average of 44 species, while your nostril, ears and inguinal crease (between leg and groin) are the most stable habitats. Grice also found at bacteria from a specific body part have more in common than those from a specific person. Your butt microbes have more in common with mine than they do with your elbow microbes

Resistente  Schimmels 

26/10/11

Per jaar overlijden in Nederland ongeveer 50 mensen aan een ernstige longinfectie die veroorzaakt wordt door een resistente stam van de schimmel Aspergillus fumigatus. Die stam kwam voor 2000 nog niet voor in Nederland, maar is door het gebruik van schimmelbestrijdingsmiddelen in de land- en tuinbouw aan een opmars bezig.

“Het is vermoedelijk een onbedoeld bijeffect van middelen die in het milieu worden gebruikt”, stelt arts-microbioloog Paul Verweij van het UMC St. Radboud in Nijmegen. Verweij deed onderzoek naar de resistente schimmel. “We vermoeden dat per jaar 200 tot 400 patiënten ernstig ziek worden door de schimmel, en dat tientallen van hen overlijden.”

Alleen maar mensen die al ziek zijn, kunnen extra ziek worden van de resistente schimmel. “Hij komt in de natuur veel voor; iedereen ademt de schimmels iedere dag in. Als je echter al verzwakt bent, word je er extra ziek van en kan je er zelfs aan overlijden”, aldus Verweij. (anp/svm)

Aspergillus fumigatus.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Aspergillus_fumigatus       http://www.aspergillus.org.uk/

http://www.lifescript.com/health/centers/copd/related_conditions/aspergillosis.aspx

Hoe kan de schimmel Aspergillus fumigatus resistent raken? Het antwoord daarop is van levensbelang voor mensen met een verzwakt immuunsysteem. Aanwijzingen zijn mogelijk te vinden in het landbouwkundig gebruik van schimmelbestrijders, fungiciden. Onderzoekers van Plant Research International en van het Universitair Medisch Centrum St. Radboud te Nijmegen werken dan ook nauw samen.Aspergillus fumigatus is een schimmel die overal in huis en buiten voorkomt en bij mensen met een verzwakt immuunsysteem infecties kan veroorzaken.

Normaliter is behandeling goed mogelijk met schimmelbestrijders. Maar steeds vaker komt het voor dat de aspergillusstam resistent is tegen de deze fungiciden.

Uit de landbouw is al langer bekend dat schimmels resistent kunnen raken tegen fungiciden. Dat is te verklaren doordat het gebruik van die fungiciden in bijvoorbeeld banaan en tarwe vaak hoog is. In de humane geneeskunde is het gebruik van schimmeldodende middelen echter zo laag dat resistentieontwikkeling in patiënten vrijwel niet voorkomt. De selectiedruk die leidt tot resistente Aspergillus-stammen vindt dus ergens anders plaats.

Resistente stammen
De onderzoekers ontdekten dat een deel van Aspergillus-stammen die ze her en der verzameld hadden inderdaad resistent was. Vervolgens testten ze of de gevonden stammen resistent waren tegen 30 landbouwfungiciden en tegen medicijnen met vergelijkbare actieve stoffen. Dit bleek het geval voor vijf fungiciden.

Ook keken de onderzoekers naar de interactie tussen de schimmels en de actieve stof in de fungiciden. Het gen van de schimmel codeert voor een eiwit met een driedimensionale structuur, waarop de actieve stof van het fungicide aangrijpt. De vijf fungiciden pasten als enige precies en dat is extra aanwijzing dat Aspergillus in het milieu onder selectiedruk staat.

Maar daarmee is nog niet verklaard hoe de resistentie optreedt en welke stof de verandering veroorzaakt. Het kan door een fungicide komen, maar ook door iets anders omdat vergelijkbare actieve stoffen ook veelvuldig gebruikt worden in verf, kit, kleding, behangplaksel en op schuttingen.

Het bewijs welke stof en toepassing de selectiedruk veroorzaakt, is nog niet geleverd. Onderzoekers  van  Wageningen univ werken nauw samen met onderzoekers van het Universitair Medisch Centrum St. Radboud om dit raadsel op te lossen.

Naar:

Het identificeren van de selectiedruk van fungiciden/biociden op Aspergillus fumigatus

Resistentie in Aspergillus fumigatus en Mycosphaerella graminicola en M. fijiensis tegen azoolfungiciden berust op analoge mechanismen (cyp51).

Resistente A. Fumigatus-stammen worden aangetroffen in het (landbouw)milieu en vertonen kruisresistentie met fungiciden.

 

http://www.doctorfungus.org/thefungi/Aspergillus_fumigatus.php

Genoverdracht van bacterie naar plant /Genoverdracht tussen bacterieën /Genoverdracht via virussen

Gentechnologie is gebaseerd op natuurlijke processen.   Overdracht van genen treffen we in de natuur immers aan bij bacteriën en virussen. Die genoverdracht komt  neer op een recombinatie van DNA.            

http://bvj.methodesites.be/docs/Thema13Biotechnologie.pdf.

integratie ( insertie )  van  retro virus -genomen  en  DNA virus-genomen 
1.-
Retrovirus(1) insertion in herpesvirus in vitro en  in vivo.
reticuloendotheliosis virus (REV),(2) in a herpesvirus,(3) Marek’s Disease  virus (MDV).(4)
Studies hebben aangetoond  dat retrovirussen kunnen integreren  en verder muteren  in het genoom  van herpesvirussen tijdens co -infectie.
*  Deze interactie heeft het potentieele vermogen  om het specifiek  gastheren – bereik en de fitness  van deze  ziekteverwekkende ( hier : hespes-)virussen
te verhogen en  te  resulteren in nieuwe infectieuze agentia en pathogenen .

*  Dit verschijnsel laat eveneens  toe  genetisch materiaal uit te wisselen tussen deze virussen en de gastheercellen waarin ze zich samen  reproduceren

Retroviruses en herpesviruses zijn  natuurlijk voorkomende pathogenen bij mensen en dieren.
Co-infection van dezelfde gastheecelr met beide virussen is vrij algemeen .
Deze studie duidt aan dat retrovirus direct in een herpesvirusgenoom kan integreren .
Specifiek, tonen wij  de  insertie aan  van een non-acute retrovirus,( reticuloendotheliosisvirus(4 ), in een herpesvirus (Marek- ziektevirus (MDV)) genoom.
Beide virussen kunnen lymphomas  T bij kippen veroorzaken en co챘xisteren vaak in het zelfde dier.
De integratie( = dmv  “integrase” inplakken ” van retro-translated  DNA ) van  REV-genoom   in MDV kwam ( ondanks de   experimenteel verminderde
aanwezigheid van    MDV  in vitro ) voor , in een co-infectie-experiment op korte termijn.
Wij leveren ook suggestief bewijs dat REV ook  in pathogene  MDV  situaties  , in het verleden is  opgenomen  geworden .
De  homologe  sequenties  van  REV  ,  worden gevonden  in de  LTR   dgedeeltes  van oncogeen  MDV maar niet in non-oncogene MDV .
Deze resultaten bieden  de mogelijkheid  aan  dat  retrovirale informatie door het  herpesvirus kan worden doorgegeven  en dat de herpesvirus-expressie  uitdrukking door retrovirale elementen kan worden gemoduleerd.
Bovendien kan  retrovirus  een nuttig hulpmiddel verschaffen  om  de functies  van het  herpesvirus dmv   door insertional mutagenese te bestuderen
(1)
tik in op de zoekmachine  Retroviridae
zie ook   RNA-virus
(2)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVdb/Ictv/index.htm
tik in op de zoekmachine   reticuloendotheliosis virus (REV)
tik in op de zoekmachine   Herpesviridae
zie ook   Herpesvirussen
(4) Marek disease  virus  /Herpes viridae 
http://www.merckvetmanual.com/mvm/index.jsp?cfile=htm/bc/203604.htm
zie ook ;
Zeeslak is van alle dieren het meest plant
De zeeslak Elysia chlorotica, enkele centimeters lang, heeft ten minste één gen dat nodig is voor fotosynthese ingepikt van een alg.
Foto PNAS
16 december 2008
De zeeslak Elysia chlorotica  is niet alleen een dier, hij is ook een beetje een plant.
Ten minste één gen dat nodig is voor fotosynthese blijkt deel uit te maken van het eigen DNA van de slak.
Over die ontdekking schreven Amerikaanse onderzoekers in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Het was al langer bekend dat deze groene zeeslak fotosynthese kan bedrijven. Fotosynthese is het omzetten van kooldioxide en water in suikers en zuurstof, met energie uit zonlicht. Deze chemische reactie is kenmerkend voor planten en algen, maar andere organismen blijken in staat om de moleculaire machinerie die ervoor nodig is over te nemen.

De groene zeeslak doet dat door groene algen (Vaucheria litorea) leeg te zuigen. Niet al het algenmateriaal wordt verteerd. De zeeslak neemt de zogeheten bladgroenkorrels op in zijn cellen en laat deze door fotosynthese suikers produceren. Dat doen bladgroenkorrels in een alg of een plant ook.

Het mechanisme werkt zo goed dat zeeslakken die twee weken lang de juiste algen eten, de rest van hun leven geen voedsel meer nodig hebben. Dat betekent dat de zeeslak net als planten zijn eigen voedselvoorziening verzorgt.

Hoe Elysia chlorotica in staat was om de bladgroenkorrels aan de praat te houden buiten een plant was een raadsel. Bladgroenkorrels zijn compartimenten in een plantencel. Ze hebben eigen genen, maar zijn grotendeels afhankelijk van eiwitten die elders in de plant of alg worden gemaakt, met genen in de celkern.

Mary Rumpho van de universiteit van Maine ontdekte hoe de zeeslak dat probleem oplost. Hij heeft ten minste één cruciaal gen voor fotosynthese overgenomen van de alg Vaucheria en geïncorporeerd in zijn eigen DNA. Het ingebouwde gen, psbO, codeert voor een eiwit dat het element mangaan op zijn plaats houdt in een complex van eiwitten dat nodig is voor fotosynthese. Het is aannemelijk dat de zeeslak nog meer plantengenen heeft ingebouwd.

Maar blijkbaar is dit niet ingebouwd in het genoom van   de  verticaal  door te  geven voortplantingscellen .De nieuwe   zeeslak  zygotye  moet dus eerst de juiste algen  eten  voor deze genen kunnen worden ingebouwd  in de somatische  genomen …. 

Elysia chlorotica heeft  aan twaalf uurtjes licht per dag genoeg  en hoegt  niet noodzakelijk
voedsel tot zich  te nemen op de wijze die wij gewend zijn te zien bij dieren.

Hoe het beestje aan deze functionaliteit gekomen is, is nog niet exact bekend.
Duidelijk lijkt wel dat het op de één of andere manier gelukt is om de genen van de algen
die het eet op te nemen in het eigen genoom.
Een gegeven dat al lang bekend is bij wetenschappers, maar nog niet inzichtelijk gemaakt is.
Voor fotosynthese heb je chlorofyl nodig, maar ook chloroplasten.
Voor het eerste wordt gecodeert door genen van het beestje,
maar het tweede genetische programma  moeten ze via het eten van algen verkrijgen.

Het zou kunnen  dat  slakken  het gen ( de genen )voor de chloroplasten constructie
zijn verloren / of dat er een paar  kapot zijn  gemuteerd ( net zoals bij het gulo
gen gebeurde   en er daarna een  gen product (vitC)moest worden opgenomen uit het voedsel
(bij  de mens en zijn naaste verwanten  )

Een tweede  mogelijkheid  is dat er een erv in het  spel is
: bijvoorbeeld  :als een van de voorouders van dit beestje ooit eens geinfecteerd is geraakt
met een virus die genen voor fotosynthese in zijn pool had zitten.
Het is sinds enige tijd bekend dat virussen soms het DNA aanpassen van de geinfecteerde gast cel, als dit gebeurd in een aantal zaadcellen kan deze verandering doorgegeven worden aan het nageslacht. HGT  dus
Maar in dit geval is en blijft het  ook net als de eerstvermelde mogelijkheid    een  werkhypothese,

http://www.livescience.com/animals/green-slug-animal-plant-100112.html

    

“Plantaardige “salamander uitgeplozen

http://noorderlicht.vpro.nl/noorderlog/bericht/44613500/

5-04-2011

Amfibielarven kunnen zonne-energie oogsten dankzij algen in hun cellen. Dat begint al heel vroeg.

Bioloog Ryan Kerney maakte het vorig jaar al op een congres bekend. Nu heeft het ook de kritische blik van collega’s doorstaan en staat het in de wetenschappelijke literatuur: er bestaan salamanders die als embryo voor een deel bestaan uit algen. De eencellige plantjes zitten niet alleen in de eimassa, maar nestelen zich ook in de cellen van de dieren. Voor de zich ontwikkelende salamandertjes levert dat extra voedingsstoffen op, zodat ze sneller groeien. Later in hun leven hebben ze niets meer aan algen in hun cellen, want dan slijten ze hun dagen voornamelijk onder de grond, waar het donker is.

Een van de grote vragen is, hoe het komt dat het afweersysteem van de salamandertjes de algen niet aanvalt. Waarschijnlijk is het antwoord, dat de invasie al plaatsvindt voordat er afweercellen zijn. Misschien zelfs al voor de eieren gelegd zijn, in de eileider van moeder salamander. Omdat ze er bijna vanaf het begin zijn, worden ze niet als ‘vreemd’ gezien. Ook is nog onduidelijk hoe de algjes zich in de cellen weten te werken. Ze moeten daarvoor niet naar het licht toe bewegen, zoals gebruikelijk, maar juist richting donker. Waarschijnlijk worden ze gelokt door de stikstof die de salamanderembryo’s uitwasemen. Dat is afval voor het dier, maar voedsel voor de plant.

Je kunt je ook nog afvragen waarom deze samenwerkingsconstructie niet meer in de natuur te vinden is. Een dier met plantencellen in zich kan vrijwel leven van licht alleen, en dat is natuurlijk heel handig. Misschien komt het wél meer voor, maar hebben we nog niet goed genoeg gezocht, oppert Kerney in PNAS. Voorlopig is de gevlekte salamander echter het enige gewervelde dier dat deels plantaardig is.

Elmar Veerman

Salamanders op zonne-energie

wo 4-08-2010

http://noorderlicht.vpro.nl/noorderlog/bericht/43779269/

Gewervelde dieren die in hun cellen algen kweken en zo zonne-energie oogsten? Klinkt bizar, maar ze blijken echt te bestaan.

Embryo’s van de gevlekte molsalamander (Ambystoma maculatum) worden al tientallen jaren bestudeerd, maar tot nu toe had niemand opgemerkt wat bioloog Ryan Kerney vorige week op een congres bekendmaakte: dat die aanstaande salamandertjes van binnen bezaaid zijn met eencellige algen. Het is al lang bekend dat de larven een innige relatie onderhouden met de algen van de soort Oophila amblystomatis – Oophila betekent zelfs ‘liefhebber van eieren’. Maar de onderzoekers dachten altijd dat de algjes zich buiten de cellen ophielden, en daar profiteerden van de afvalstoffen die zo’n embryo uitstoot. Kerney keek nog eens goed en merkte op dat de cellen ook van binnen groene puntjes bevatten. Er zitten algen in. Dat is spectaculair, want nog nooit eerder gezien bij gewervelde dieren. Wel bij koralen en bij zeeslakken, wat ook al behoorlijk bizar is.

Bij nader onderzoek zag hij dat de algen in de salamandercellen meestal vergezeld waren door meerdere mitochondriën, de energieleveranciers van de cel. Handig, want die kunnen de afvalstoffen van de alg (zuurstof en koolwaterstoffen) direct gebruiken, terwijl de alg juist hun CO2 graag lust. Nu is de vraag natuurlijk hoe die algen in de cellen terechtkomen, en waarom het afweersysteem van de salamanders geen korte metten met ze maakt. Van het laatste is nog vrij weinig bekend, maar over het binnenkomen heeft Kerney wel een idee. Op het moment dat het zenuwstelsel zich begint te vormen, is namelijk extra algenactiviteit te zien vlak buiten het embryo. Dat zal waarschijnlijk ook het moment zijn waarop ze enteren.

De embryo’s zijn trouwens omringd door een gelei-achtige massa, net als bij kikkers. Kerney heeft ontdekt dat in de eileiders van volwassen salamanders, de plaats waar die gelei gevormd wordt, dezelfde eencellige algen voorkomen. Het zit er dus dik in dat moeder salamander ze expres aan haar nageslacht meegeeft. Uit eerder onderzoek was al gebleken dat salamanderembryo’s van deze soort langzamer groeien als er geen algen aan te pas komen. Lees een uitgebreider verhaal over deze ontdekking bij Nature News.

Elmar Veerman

Aan een volwassen gevlekte salamander is niet te zien dat hij in zijn jeugd deels op zonne-energie heeft geleefd. (Foto dmills727 / Flickr)

Maar aan het dril is duidelijk te zien dat er groene algen actief zijn. Ook in de embryo’s zelf dus, de streepjes in de geleimassa. (Foto dmills727 / Flickr)

Mole Salamanders  // http://www.vernalpool.org/inf_mol.htm

 

___________________________________________________________________
SCIENCEMAG     UPDATES      2013
°
Horizontal transfers were long thought to be specific to Prokaryotes, with the exception of the spread of transposable elements among closely related species and of intracellular transfer from mitochondria and plastids
to the nuclear genome (5, 6).
Recent studies report an increasing number of transfers into eukaryotic genomes from other, less ancient organelles (7), endosymbionts (8), and free-living organisms (9), showing that genetic diversification by horizontal transfer propels
eukaryotic evolution (see the figure).

For example, more than 5% of the gene repertoire of the diatom Phaeodactylum tricornutum probably originated from bacteria
http://www.sciencemag.org/content/339/6124/1154

 

Evolution

With a Little Help from Prokaryotes

Organisms need to innovate to tackle new challenges. This can be achieved by tinkering with their genetic repertoires.
Gene or genome duplications followed by evolution into new functions have thus shaped eukaryotic genomes (1).
Alternatively, organisms may acquire other organisms’ innovations by horizontal gene transfer. Bacteria and Archaea (Prokaryotes) adapt predominantly by transfer
(2), and closely related strains of the same species can differ by a large fraction of their genes repertoires
(3). On page 1207 of this issue, Schönknecht et al. (4) present evidence of massive gene transfers from Prokaryotes to a eukaryote, the unicellular red alga Galdieria sulphuraria.

Gene Transfer from Bacteria and Archaea Facilitated

Evolution of an Extremophilic Eukaryote

Some microbial eukaryotes, such as the extremophilic red alga Galdieria sulphuraria, live in hot, toxic metal-rich, acidic environments.
To elucidate the underlying molecular mechanisms of adaptation, we sequenced the 13.7-megabase genome of G. sulphuraria.
This alga shows an enormous metabolic flexibility, growing either photoautotrophically or heterotrophically on more than 50 carbon sources.
Environmental adaptation seems to have been facilitated by horizontal gene transfer from various bacteria and archaea, often followed by gene family expansion.
At least 5% of protein-coding genes of G. sulphuraria were probably acquired horizontally. These proteins are involved in ecologically important processes ranging from heavy-metal detoxification to
glycerol uptake and metabolism. Thus, our findings show that a pan-domain gene pool has facilitated environmental adaptation in this unicellular eukaryote.

 

Ingedeeld onder Biologie, EVODISKU H, evodisku L, evolutie, evolution, fylogenie en systematiek, microbiologie Tagged with , , ,

Over tsjok45
Gepensioneerd . Improviserend jazzmuzikant . Instant composer. Jamsession fanaat Gentenaar in hart en nieren

6 Responses to Laterale(LGT )/Horizontale gentransfert(HGT)Horizontale genoverdracht (HGO)

  1. Pingback: Wolbachia Bacterieën « Tsjok's blog

  2. Pingback: INHOUD L/M/N « Tsjok's blog

  3. Pingback: INHOUD GLOS H « Tsjok's blog

  4. Pingback: Mariene Microbiologie | Tsjok's blog

  5. Pingback: BACTERIOFAAG | Tsjok's blog

  6. Pingback: (NESTED Hierarchies ) GENESTE HIERARCHIEEEN | Tsjok's blog

Plaats een reactie