Duplikace genů
Duplikace genu (nebo amplifikace genu) je jakákoli duplikace oblasti DNA, která obsahuje gen.
Duplikace genů je důležitá pro dodávání surového genetického materiálu - nových genů - do biologické evoluce. To je známo již od 30. let 20. století. Nejnovější údaje o genomových sekvencích ukazují, že duplikované geny jsou běžné u všech sledovaných organismů.
Schéma oblasti chromozomu před a po duplikaci
Původ
V klasické genetice se může vyskytnout jako chyba při křížení během meiózy nebo jako duplikace celého chromozomu.
V neklasické genetice k tomu může dojít retrotranspozicí.
Důsledky
Druhá kopie genu je často relativně bez selekčního tlaku. Její mutace nemají pro hostitelský organismus žádné škodlivé účinky. V průběhu generací se tedy hromadí mutace rychleji než u funkčního genu s jednou kopií.
Duplikace je opakem delece. Duplikace vznikají v důsledku nerovnoměrného křížení, ke kterému dochází během meiózy mezi nesprávně uspořádanými homologními chromozomy. Produktem této rekombinace je duplikace v místě výměny a reciproční delece.
Evoluční význam
Předpokládá se, že duplikace genů hraje v evoluci významnou roli; tato myšlenka byla poprvé vyslovena před 100 lety. Susumu Ohno byl jedním z nejznámějších tvůrců této teorie ve své klasické knize Evoluce duplikací genů (1970). Ohno tvrdil, že duplikace genů je nejdůležitější evoluční silou od vzniku posledního univerzálního společného předka (LUCA).
Velké duplikace genomu nejsou neobvyklé. Předpokládá se, že celý genom kvasinek prošel duplikací asi před 100 miliony let. Nejplodnějšími duplikátory genomu jsou rostliny. Například pšenice je hexaploid (druh polyploida), což znamená, že má šest kopií svého genomu.
Za normálních okolností se velká změna funkce genu brání, protože je potřeba původní funkce, ale po duplikaci jeden gen nese původní funkci. Proto je změna funkce v druhé kopii možná bez ztráty fitness. Tato svoboda od následků umožňuje, aby se v populaci "neslo" více mutací. Některé z nich mohou zvýšit fitness organismu nebo kódovat novou funkci.
Dva geny, které existují po genové duplikaci, se nazývají paralogy a obvykle kódují proteiny s podobnou funkcí a/nebo strukturou. Naopak ortologní geny jsou takové, které kódují proteiny s podobnou funkcí, ale existují u různých druhů a vznikají druhovým štěpením.
