Gentransferformen

Gentransferformen bezeichnet die verschiedenen Mechanismen, durch die genetisches Material zwischen Organismen oder Zellen ausgetauscht wird. Im Mittelpunkt steht der horizontale Gentransfer, der genetische Information über Verwandtschaftslinien hinweg vermittelt und so genetische Vielfalt sowie Anpassungsfähigkeit fördert. Die drei wichtigsten Formen sind Transformation, Transduktion und Konjugation; weitere Prozesse betreffen mobile genetische Elemente wie Transposons.

Bei der Transformation nimmt eine Zelle freie DNA aus der Umgebung auf. Natürliche Transformationen treten in bestimmten Bakterienarten auf, künstliche Transformationen erfolgen im Labor durch chemische Verfahren oder Elektroporation. Die aufgenommene DNA kann in das Genom integriert oder als eigenständiges Element behalten werden, wodurch neue Merkmale in die empfängliche Zelle eingeführt werden können.

Die Transduktion erfolgt phagenvermittelt. Bakteriellen Phagen können bei der Infektion Teile des Wirtsgenoms in Phagenpartikel verpacken und in eine neue Wirtszelle einschleusen. Es gibt generalisierte Transduktion, bei der zufällige Gene transportiert werden, und spezialisierte Transduktion, bei der bestimmte Gene übertragen werden.

Die Konjugation ist der direkte Zellkontaktübertragungsvorgang, oft begünstigt durch Plasmide. Über Sex-Pili wird genetisches Material zwischen Zellen ausgetauscht, häufig in Form von Plasmiden, die zusätzliche Merkmale wie Antibiotikaresistenz tragen können. Konjugation ermöglicht auch den Transfer chromosomaler Segmente in manchen Fällen.

Transposons und andere mobile genetische Elemente bewegen sich innerhalb von Genomen oder zwischen Genomen und tragen so zur Genomdiversität bei. Gentransferformen tragen wesentlich zur Evolution von Mikroorganismen bei, beeinflussen die Verbreitung von Resistenzen und finden in der Biotechnologie sowie in der Medizin breit Verwendung.