Prokaryoter som bakterier har inte mycket av ett sexliv. De flesta prokaryotiska arter deltar inte i sexuell reproduktion och har bara en kopia av varje gen på sin enda ensamma kromosom. Sexuellt reproducerande organismer har två uppsättningar kromosomer, en uppsättning från varje förälder, och har därför två versioner av varje gen. Detta arrangemang ökar den genetiska mångfalden. Men bakterier har hittat sätt att öka sin genetiska mångfald genom tre rekombinationstekniker: transduktion, transformation och konjugering. Vad är genetisk rekombination?
Organismer utvecklas på grund av förändringar i deras genom, DNA-sekvenserna som kodar för proteiner och RNA. Mutationer till DNA kan förekomma när som helst och kan förändra strukturen för de producerade proteinerna. Prokaryoter har ytterligare sätt att utveckla sina genom förutom att förlita sig på relativt sällsynta mutationer. Genom genetisk rekombination kan enskilda prokaryota celler dela DNA med andra enskilda celler, som inte nödvändigtvis tillhör samma art. Detta kan hjälpa till att sprida en gynnsam gen som producerar hjärtligare organismer. Till exempel kan utseendet på en gen som ger antibiotikaresistens skapa en virulent bakteriestam. Cellerna kan sprida den gynnsamma genen genom genetisk rekombination, vilket hjälper till att säkerställa överlevnaden av arten.
Transduktion
Transduktion är överföring av DNA från en bakterie till en annan genom verkan av virus. När ett virus infekterar en bakterie, injicerar det sitt genetiska material i sitt offer och hoppar bakteriens maskiner för att syntetisera DNA, RNA och proteiner. Ibland går det virala genetiska materialet samman med värdens DNA. Senare släpper viralt DNA sig från bakteriens kromosom, men processen är upresis och bakteriegener kan inkluderas i det nyligen frisatta virala DNA. Viruset får värden att replikera många kopior av virusgenomet tillsammans med alla värdgener under resan. Viruset får sedan cellen att brista och släpper nya viruspartiklar som upprepar cykeln. På detta sätt kombineras gener från en värd med gener från en annan värd, kanske från en annan art.
Transformation
Vissa bakteriesarter kan äta DNA-segment, kända som plasmider, från sin omgivning och införliva plasmiderna i sina egna kromosomer. Bakterien måste först komma in i ett speciellt tillstånd, kallad kompetens, som gör att transformation kan ske. För att uppnå kompetens måste bakterien aktivera ett antal gener som uttrycker de erforderliga proteinerna. Bakterier transformerar vanligtvis DNA av samma art. Forskare använder transformation för att introducera främmande DNA i prokaryota celler genom att införa DNA i tillväxtmediet. På detta sätt kan forskare mäta effekterna av olika DNA-segment och till och med skapa formgivande mikroorganismer med önskade egenskaper.
Konjugation
Konjugering är den bakteriella ekvivalenten av kön. Det innebär fysisk kontakt mellan två celler, eventuellt via en överbryggande struktur som kallas pilus. Donatorceller måste innehålla ett litet DNA-segment som kallas F-plasmiden, som mottagaren måste sakna. Donatorcellen tillhandahåller en enda DNA-sträng från F-plasmiden och överför den till mottagaren. Enzymet DNA-polymeras syntetiserar sedan en komplementär sträng för att producera den normalt tvåsträngade DNA-strukturen. I vissa fall bidrar givaren också kromosomalt DNA utöver F-plasmidens. Mottagaren kombinerar givar-DNA med sitt eget genom.
