Tamaño del genoma y evolución de nuevos genes

A pesar de la naturaleza simple del código genético, existe una variación considerable en términos de tamaño del genoma, desde los genomas más pequeños conocidos, incluida la proteobacteria Candidatus Carsonella ruddii con menos de 160 mil pares de bases, hasta los más grandes, como la planta con flores japonesa Paris japonica con alrededor > A pesar de estos extremos, las bacterias y las arqueas generalmente tienen alrededor de 3.000 genes dentro de sus genomas. Debido a que los procariotas casi no tienen secuencias no codificantes, esto significa que sus genomas pueden ser relativamente pequeños en comparación con los de los eucariotas. Los genomas más pequeños también significan menos para replicar en cada ronda de división celular, lo que tiene sentido logístico para una reproducción rápida.

Los eucariotas suelen tener alrededor de 20.000 genes, pero sus genomas están puntuados por largos tramos de secuencia no codificante, lo que significa que el tamaño de su genoma no se traduce necesariamente en complejidad.

El genoma de Paris japonica puede ser más de cincuenta veces el tamaño del genoma humano, pero esto se debe, al menos en parte, a grandes cantidades de secuencias no codificantes y probablemente a altos niveles de duplicación, no necesariamente genes más nuevos.

Entonces, ¿cómo evolucionan los organismos nuevos genes? La respuesta suele ser modificando la secuencia que ya existe.

Uno de los principales recursos para que los nuevos genes evolucionen es a través de la duplicación de genes. Imagina que una sección de ADN que contiene un gen se duplica accidentalmente. Ahora el organismo tiene una segunda copia de un gen existente.

Estas nuevas copias de genes están libres de las restricciones impuestas al original para mantener su función, por lo que pueden divergir, lo que podría evolucionar hacia un papel novedoso o una función modificada del original.

Otra forma de crear nuevos genes es la mezcla de ADN, en la que los segmentos de un gen existente o una copia de un gen se separan y se mueven para unirse a los de un gen diferente, creando un gen híbrido que puede asumir una nueva función.

Mutación intragénica: los cambios en una secuencia genética introducidos por mutaciones a lo largo del tiempo, explican muchos genes "nuevos". Esta divergencia es más notable cuando se comparan especies o linajes que a su vez divergen de forma independiente. Una vez que esta divergencia está más allá de cierto punto, o un gen adquiere una función nueva, pueden clasificarse como genes completamente diferentes.

Por último, la transferencia horizontal de genes aporta nuevos genes y secuencias al genoma procedentes de fuentes externas, como otros individuos e incluso otras especies. Este tipo de adquisición de genes nuevos es más común en procariotas y arqueas, siendo la transferencia de genes de resistencia a antibióticos un ejemplo bien conocido.

Si bien es raro en los eucariotas, todavía se considera una fuente esencial de novedad genética, y el material genético puede provenir incluso de especies lejanas relacionadas, como las bacterias y los hongos en este ejemplo.