Les procaryotes tels que les bactéries n'ont pas beaucoup de vie sexuelle. La plupart des espèces procaryotes ne participent pas à la reproduction sexuelle et n'ont qu'une seule copie de chaque gène sur leur seul chromosome solitaire. Les organismes reproducteurs sexuellement ont deux ensembles de chromosomes, un ensemble de chaque parent, et ont donc deux versions de chaque gène. Cet arrangement augmente la diversité génétique. Cependant, les bactéries ont trouvé des moyens d'augmenter leur diversité génétique grâce à trois techniques de recombinaison: la transduction, la transformation et la conjugaison.
Qu'est-ce que la recombinaison génétique?
Les organismes évoluent en raison des changements dans leurs génomes, les séquences d'ADN qui codent pour les protéines et les ARN. Des mutations de l'ADN peuvent survenir à tout moment et peuvent modifier la structure des protéines produites. Les procaryotes ont des moyens supplémentaires pour faire évoluer leurs génomes en plus de s'appuyer sur des mutations relativement peu fréquentes. Grâce à la recombinaison génétique, les cellules procaryotes individuelles peuvent partager l'ADN avec d'autres cellules individuelles, n'appartenant pas nécessairement à la même espèce. Cela peut aider à propager un gène bénéfique qui produit des organismes plus solides. Par exemple, l'apparition d'un gène qui confère une résistance aux antibiotiques pourrait créer une souche virulente de bactéries. Les cellules peuvent propager le gène bénéfique par recombinaison génétique, contribuant ainsi à assurer la survie de l'espèce.
Transduction
La transduction est le transfert d'ADN d'une bactérie à une autre par l'action de virus. Lorsqu'un virus infecte une bactérie, il injecte son matériel génétique à sa victime et détourne les mécanismes de la bactérie pour synthétiser l'ADN, l'ARN et les protéines. Parfois, le matériel génétique viral rejoint l’ADN de l’hôte. Plus tard, l'ADN viral s'excise du chromosome de la bactérie, mais le processus est imprécis et des gènes bactériens pourraient être inclus avec l'ADN viral nouvellement libéré. Le virus oblige l'hôte à répliquer de nombreuses copies du génome du virus avec tous les gènes hôtes le long du trajet. Le virus provoque alors la rupture de la cellule, libérant de nouvelles particules virales qui répètent le cycle. De cette façon, les gènes d'un hôte se combinent avec ceux d'un autre hôte, peut-être d'une autre espèce.
Transformation
Certaines espèces de bactéries peuvent ingérer des segments d'ADN, appelés plasmides, de leur environnement et incorporer les plasmides La bactérie doit d'abord entrer dans un état spécial, appelé compétence, qui permet à la transformation de se produire. Pour atteindre la compétence, la bactérie doit activer un certain nombre de gènes qui expriment les protéines requises. Les bactéries transforment généralement l'ADN de la même espèce. Les scientifiques utilisent la transformation pour introduire de l'ADN étranger dans les cellules procaryotes en incorporant l'ADN dans le milieu de croissance. De cette façon, les chercheurs peuvent mesurer les effets de différents segments d'ADN et même créer des micro-organismes concepteurs avec les traits souhaités.
Conjugaison
La conjugaison est l'équivalent bactérien du sexe. Elle implique un contact physique entre deux cellules, éventuellement via une structure de pontage appelée pilus. Les cellules donneuses doivent contenir un petit segment d'ADN appelé le plasmide F, dont le receveur doit manquer. La cellule donneuse fournit un seul brin d'ADN du plasmide F et le transfère au receveur. L'enzyme ADN polymérase synthétise ensuite un brin complémentaire pour produire la structure d'ADN normalement à deux brins. Dans certains cas, le donneur contribue également à l'ADN chromosomique au-delà de celui du plasmide F. Le receveur combine l'ADN du donneur avec son propre génome.
