2.6
שכפול גנים הוא תהליך שבו אזור דנ"א המקודד לגן משתכפל, ויוצר עותקים נוספים של עצמו בתוך אותו גנום. עותקים משוכפלים אלה של הגן - הנקראים פרלוגים יכולים מאוחר יותר לעבור מוטציה ולסטות באחת הדרכים הבאות.
הראשון הוא היווצרות של pseudogenes. כאן, אחד הפרלוגים הגנטיים עשוי לרכוש מוטציות מזיקות ולהפוך לעותק לא פונקציונלי שנקרא פסאודוגן.
השני הוא תת-פונקציונאליזציה שבה שני הפרלוגים רוכשים מוטציות בתחומי קידוד חלבונים שונים או אקסונים שונים, ובכך מחלקים ביניהם את פונקציית הגן המקורית. עם זאת, תוצרי החלבון של שני הגנים הפרלוגיים משלימים זה את זה ומציגים את תפקוד הגן המקורי.
לדוגמה, בדגים פרימיטיביים ובבעלי חיים ימיים, חלבון גלובין בעל שרשרת אחת שימש כמולקולה נושאת החמצן בדם.
במהלך האבולוציה, גן הגלובין השתכפל ותפקד לשני גנים שונים במקצת המקודדים חלבונים α ו-β גלובין, המתקשרים ליצירת מולקולת המוגלובין עם 4 תת-יחידות הנמצאות ברוב בעלי החוליות של ימינו.
השלישי הוא ניאו-פונקציונליזציה. כאן, פרלוג אחד רוכש מוטציות חדשות ומועילות שיכולות להוביל לאבולוציה של גן חדש. לעומת זאת, הפרולוג השני שומר על הפונקציה המקורית.
לדוגמה, הגן האנושי β-גלובין שכפל ורכש מוטציות כדי לייצר גן חדש שנקרא β-גלובין עוברי המתבטא אך ורק בעובר האנושי. עם זאת, זמן קצר לאחר הלידה, הגן β-globin משתלט על הייצור של חלבוני β-globin.
האבולוציה של ראיית הטריקולור בבני אדם היא דוגמה מעניינת נוספת לניאו-פונקציונליזציה. הרבה לפני האבולוציה של הקופים המודרניים, לפרימטים הראשונים הייתה ראייה דיכרומטית בשל נוכחותם של הגנים הכחולים והירוקים אופסין.
מאוחר יותר, גן האופסין הירוק שוכפל והפך לניאו-פונקציונלי לגן אופסין אדום חדש.
לכן, למינים שהתפתחו לאחר אירוע השכפול, כמו קופי העולם הישן, קופים ובני אדם, יש שלושה גנים של אופסין המקנים ראיית טריקולור.
עבודתו המכוננת של אונו ב-1970 הפכה לפופולריות את הרעיון של שכפול גנים והתבדלות. מחקרי השוואת רצפי DNA מגלים שחלק גדול מהגנים בחיידקים, ארכאיבקטריות וא…
2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.