Genevolution - schnell oder langsam?

Die Art und Weise, wie sich Mutationen auf das Überleben einer Zelle auswirken, hängt stark vom Ort der genetischen Veränderung ab. In Regionen des Genoms, die nicht für Gene oder regulatorische Regionen kodieren, können Mutationen nur geringe Auswirkungen haben, so dass die Zelle oft wie gewohnt weitermachen kann.

Der Gesamteffekt ist, dass sich nicht-kodierende Sequenzen evolutionär gesehen ziemlich schnell verändern können, was bedeutet, dass diese Regionen eines Genoms selbst bei zwei eng verwandten Arten fast nicht erkennbar sein können.

In kodierenden Sequenzen werden Mutationen jedoch nicht so frei angenommen. In sehr seltenen Fällen können sie jedoch von Vorteil sein, wie z. B. eine Mutation in einem Gen für ein Enzym, die eine bessere Bindungsaffinität für das Substrat erzeugt; Die meisten werden nachteilig sein.

Schauen wir uns zum Beispiel das 16s rRNA-Gen an. Es kodiert für eine strukturelle RNA, die Teil des Ribosoms ist. Einige der Regionen dieser RNA sind entscheidend für die Ribosomenfunktion, und Veränderungen in diesen Segmenten sind außergewöhnlich selten. Diese hochkonservierten Regionen verändern sich so langsam, dass sie zur Untersuchung der Sequenzhomologie über Stämme, Königreiche und sogar alle lebenden Arten hinweg verwendet werden können - was sie zu einem wertvollen Werkzeug macht, um die Beziehungen zwischen selbst entfernt verwandten Organismen zu untersuchen.

Es gibt jedoch immer noch Abschnitte der 16s-rRNA-Sequenz, die für ihre Funktion weniger kritisch sind und sich möglicherweise etwas schneller entwickeln. Diese "variablen Regionen" können nützlich sein, um Verwandtschaftsbeziehungen zwischen näher verwandten Arten – wie Gattungen oder auch Bakterienstämmen – aufzuklären.

Insgesamt führt dies zu dem Phänomen, dass sich verschiedene Genomregionen mit sehr unterschiedlicher Geschwindigkeit entwickeln können, selbst innerhalb von Regionen, die für ein einzelnes Gen kodieren.