Question

Расшифровка геномов нескольких сотен видов прокариот выявила, что огромную роль в их эволюции играет перекомбинация генетического материала. Но у прокариот нет ни митоза, ни мейоза, ни кроссинговера, ни оплодотворения. Как же у них осуществляется рекомбинация?​

Answer 1

Во-первых, в основном, благодаря такому явлению, как горизонтальный перенос генов. Он характерен только простейшим (бактериям). Бактерии обладают особыми, отделёнными от основной кольцевой ДНК плазмидами - малыми кольцевыми ДНК, в основном несущие гены устойчивости к неблагоприятным условиям и антибиотикам, которыми они могут обмениваться друг с другом.
Во-вторых, при неудачном заражении бактерий вирусами - часть ДНК разрывается, её приходиться сшивать (репарировать) что часто сопровождается ошибками, а результат - новый ген.
И третий случай - действие мобильных элементов, вызывающее рекомбинацию. Есть и такие участки генома. Но это происходит реже всего.

Answer 2

У прокариот, в отличие от эукариот (клеток с ядром), действительно нет митоза, мейоза, кроссинговера или оплодотворения, которые обычно ассоциируются с процессами генетической рекомбинации у высших организмов. Однако они все равно обладают механизмами для рекомбинации генетического материала, которые позволяют им приобретать новые гены и адаптироваться к различным условиям окружающей среды.

Основными механизмами горизонтальной генетической передачи в прокариотах являются:

1. Трансформация: Прокариоты могут поглощать свободный ДНК из окружающей среды, что приводит к интеграции этой новой ДНК в их геном. Этот процесс позволяет прокариотам приобретать новые гены, что может способствовать адаптации к новым условиям.

2. Трансдукция: Это процесс, при котором бактериофаг (вирус, инфицирующий бактерии) передает генетический материал одной бактерии другой. При инфицировании бактерии бактериофагом, вирус может случайно упаковать фрагменты ДНК бактерии-хозяина, а затем передать их другой бактерии при последующем инфицировании. Таким образом, гены могут перемещаться между разными организмами.

3. Конъюгация: Это особый вид горизонтальной генетической передачи, при котором одна бактерия (донор) передает плазмиды (маленькие кольцевые фрагменты ДНК) другой бактерии (реципиент). Плазмиды могут содержать дополнительные гены, такие как гены, кодирующие сопротивляемость к антибиотикам или другим факторам выживаемости.

Все эти механизмы способствуют разнообразию геномов у прокариот и играют важную роль в их эволюции. Горизонтальная генетическая передача позволяет прокариотам быстро адаптироваться к новым условиям и изменяющейся среде, что делает их очень успешными и адаптивными организмами.