Gen-duplicering
Genduplicering (eller genamplifiering) är en duplicering av en DNA-region som innehåller en gen.
Genduplicering är viktig för att förse den biologiska evolutionen med rått genetiskt material - nya gener. Detta har man insett sedan 1930-talet. Nya genomsekvensdata visar att duplicerade gener är vanliga i alla undersökta organismer.
Schematisk bild av ett område av en kromosom före och efter en duplikation.
Ursprung
I klassisk genetik kan det uppstå som ett fel i crossing-over under meiosen eller som en duplicering av en hel kromosom.
I icke-klassisk genetik kan det ske genom en retrotransposition.
Konsekvenser
Den andra kopian av genen är ofta relativt fri från selektivt tryck. Mutationer av den har inga skadliga effekter på värdorganismen. Den ackumulerar därför mutationer snabbare än en funktionell gen med en enda kopia, under generationer.
En duplikation är motsatsen till en borttagning. Duplikationer uppstår genom ojämna korsningar som sker under meiosen mellan homologa kromosomer som är felinställda. Produkten av denna rekombination är en duplikation på platsen för utbytet och en ömsesidig deletion.
Evolutionär betydelse
Genduplicering tros spela en viktig roll i evolutionen, en idé som föreslogs för första gången för 100 år sedan. Susumu Ohno var en av de mest kända utvecklarna av denna teori i sin klassiska bok Evolution by gene duplication (1970). Ohno hävdade att genduplicering är den viktigaste evolutionära kraften sedan uppkomsten av den sista universella gemensamma förfadern (LUCA).
Större duplikationer av arvsmassan är inte ovanliga. Man tror att hela jästgenomet duplicerades för cirka 100 miljoner år sedan. Växter är de mest produktiva genomduplikatorerna. Vete är till exempel hexaploid (ett slags polyploid), vilket innebär att det har sex kopior av sitt genom.
Normalt motarbetas en stor förändring av genens funktion eftersom den ursprungliga funktionen behövs, men efter en duplikation fortsätter en gen med den ursprungliga funktionen. Därför är det möjligt att ändra funktionen i den andra kopian utan att det leder till en försämrad kondition. Denna frihet från konsekvenser gör att fler mutationer kan "bäras" i populationen. Vissa av dessa kan öka organismens kondition eller kodar för en ny funktion.
De två gener som finns kvar efter en genduplikation kallas paraloger och kodar vanligtvis för proteiner med liknande funktion och/eller struktur. Ortologer däremot är gener som kodar för proteiner med liknande funktioner men som finns hos olika arter och som skapas genom artdelning.
