Размер генома и эволюция новых генов

Несмотря на простоту генетического кода, существуют значительные различия с точки зрения размера генома, от самых маленьких из известных геномов, в том числе протеобактерий Candidatus Carsonella ruddii, содержащая менее 160, 000 пар оснований, до самых крупных, Таких, как японское цветущее растение Вороний глаз японский"у которого этих пар около 150 миллиардов. Несмотря на эти крайности, бактерии и археи как правило, имеют около 3, 000 генов внутри геномов. Поскольку у прокариот практически нет некодирующих последовательностей, это означает, что их геномы могут быть относительно невелики по сравнению с геномами эукариот.

Более мелкие геномы также означают, меньший объём реплицируется в каждом раунде деления клетки, что способствует быстрому воспроизведению. Обычно у эукариот имеется приерно 20, 000 генов, но их геномы размечены длинными отрезками некодирующей последовательности, поэтому размер их генома не обязательно означает огромный объём информации. Геном Вороньего глаза японского может быть более, чем в 50 раз больше генома человека, но это объясняется, по крайней мере, от части, огромным числом участков некодирующей последовательности и, возможно, высоким уровнем дублирования, а не присутствием большого числа новых генов.

Так как же у организмов появляются новые гены? Обычно это происходит путём модификации уже существующей последовательности. Одним из основных способов развития новых генов является дублирование генов.

Представьте себе, что отрезок ДНК, содержащий ген, случайно дублируется. Теперь у организма есть вторая копия существующего гена. Такие новые генные копии не имеют ограничений, налагаемых на оригинал для поддержки функции.

Поэтому они могут, потенциально, разойтись"развивая новый способ применения или модифицированную функцию по сравнению с оригиналом. Еще один способ создать новые гены перемешивать ДНК, когда сегменты существующего гена или копии гена разделяются и перемещаются, и присоединяются к сегментам другого гена, формируя гибридный ген, который может взять на себя новую функцию. Интрагенная мутация, т.е.

изменения в последовательности генов, внесённые мутациями с течением времени, произвели много новых генов. Это расхождение наиболее заметно, при сравнении видов или родов, которые расходятся независимо друг от друга. Как только это расхождение выходит за определённые рамки, тот или иной ген берет на себя новую функцию.

теперь они могут быть классифицированы как совершенно разные гены. Наконец, горизонтальный перенос генов приносит новые гены и последовательности в геном от внешних источников, таких, как другие представители вида и даже другие виды. Этот тип получения новых генов наиболее типичен для прокариот и архей, и перенос генов устойчивости к антибиотикам яркий тому пример.

В то время как у эукариот этот механизм встречается редко, он всё же рассматриваться в качестве одного из важнейших источников генетического обновления. Генетический материал может поступить даже от весьма отдалённо связанных видов, таких как бактерии и грибы в этом примере.