13.6: Duplicação Gênica e Divergência

A duplicação de genes é um processo em que uma região de DNA que codifica um gene se duplica, fazendo cópias adicionais de si mesma dentro do mesmo genoma. Essas cópias duplicadas do gene – chamadas parálogos podem sofrer mutações e divergir posteriormente de uma das seguintes maneiras.

O primeiro é a formação dos pseudogenes. Aqui, um dos parálogos do gene pode adquirir mutações deletérias e se transformar em uma cópia não funcional chamada pseudogene.

A segunda é a subfuncionalização, onde ambos os parálogos adquirem mutações em diferentes domínios codificadores de proteínas ou éxons, particionando assim a função do gene original entre eles. No entanto, os produtos proteicos dos dois genes parálogos se complementam e exibem a função do gene original.

Por exemplo, em peixes primitivos e animais marinhos, uma proteína de globina de cadeia única serviu como molécula transportadora de oxigênio no sangue.

Durante o curso da evolução, o gene da globina se duplicou e subfuncionalizou em dois genes ligeiramente diferentes que codificam as proteínas α e β-globina, que se associam para formar a molécula de hemoglobina com 4 subunidades encontradas na maioria dos vertebrados atuais.

A terceira é a neofuncionalização. Aqui, um parálogo adquire mutações novas e vantajosas que podem levar à evolução de um novo gene. Em contraste, o outro parálogo mantém a função original.

Por exemplo, o gene da β-globina humana duplicou e adquiriu mutações para produzir um novo gene chamado β-globina fetal, que é expresso exclusivamente no feto humano. No entanto, logo após o nascimento, o gene da β-globina assume a produção das proteínas da β-globina.

A evolução da visão tricolor em humanos é outro exemplo interessante de neofuncionalização. Muito antes da evolução dos macacos modernos, os primeiros primatas tinham visão dicromática devido à presença dos genes da opsina azul e verde.

Mais tarde, o gene da opsina verde se duplicou e neofuncionalizou em um novo gene da opsina vermelha.

Portanto, as espécies que evoluíram após o evento de duplicação, como os macacos do velho mundo, macacos e humanos, têm três genes de opsina que conferem visão tricolor.