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1.8: Taille génomique et évolution des nouveaux gènes
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MATIÈRES

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Molecular Biology

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Genome Size and the Evolution of New Genes
 
TRANSCRIPTION

1.8: Taille génomique et évolution des nouveaux gènes

Bien que chaque organisme vivant ait un génome quelconque (que ce soit de l'ARN ou de l'ADN), il existe une variation considérable dans la taille de ces plans. Un facteur majeur qui influe sur la taille du génome est de savoir si l'organisme est procaryote ou eucaryote. Chez les procaryotes, le génome contient peu ou pas de séquence non codante, de sorte que les gènes sont étroitement regroupés en groupes ou en opérons séquentiellement le long du chromosome. Inversement, les gènes chez les eucaryotes sont ponctués de longues séquences non codantes. Dans l'ensemble, cela contribue au phénomène selon lequel les génomes procaryotes ont tendance à être plus petits (c'est-à-dire qu'ils contiennent moins de bases) en moyenne que ceux des eucaryotes.

Sans surprise, compte tenu de cette observation, les plus petits génomes connus sont pour la plupart des procaryotes. Candidatus Carsonella rudii, par exemple, est une protéobactérie très simplifiée qui a une taille de génome de seulement 160 000 paires de bases. Ayant perdu de nombreux gènes dont il avait besoin pour synthétiser des protéines essentielles à la vie, il a évolué pour devenir un symbiote intracellulaire obligatoire. À l'opposé du spectre, la plante à fleurs eucaryote japonaise Paris japonica est l'un des plus grands génomes connus, avec environ 150 milliards de paires de bases. Bien que le nombre de gènes codés ne soit pas connu, le génome présente de grandes quantités de duplication et de séquences non codantes.

Dans le génome d'un procaryote moyen, il y a environ 3 000 gènes. L'eucaryote moyen en a environ 20 000. Mais la taille du génome, en particulier chez les eucaryotes, est extrêmement variable - en grande partie en raison de la quantité de séquences non codantes.

La création de nouveaux gènes

Afin de développer de nouveaux gènes, les organismes ont quelques options principales. Le point commun de la plupart d'entre eux est qu'ils modifient des séquences déjà existantes.

La duplication joue un rôle important dans la création de nouveaux gènes, et il existe quelques types de duplication qui peuvent entraîner ces nouvelles séquences. Dans la duplication de gènes, une section d'ADN contenant un gène est dupliquée. Ce second exemplaire ne subit pas la pression de sélection qui contraint le premier, et peut donc diverger. Avec le temps, cela peut conduire à l'apparition de nouveaux gènes, avec de nouveaux rôles.

Un autre type de duplication - le brassage d'ADN - peut entraîner la duplication d'une seule section d'un gène et la jonction d'un autre gène. Cela peut entraîner la création de nouveaux gènes, avec de nouveaux produits.

Parfois, de nouveaux gènes évoluent simplement à partir de mutations accumulées au fil du temps. Ceci est connu sous le nom de mutation intragénique, et est le plus visible lors de la comparaison entre les espèces ou les populations divergentes.

Enfin, il est également possible d'obtenir de nouveaux gènes à partir de sources externes, dans un processus connu sous le nom de transfert horizontal de gènes. Cela signifie que le matériel génétique peut être incorporé à partir d'autres individus, parfois de la même espèce, mais aussi potentiellement d'une autre espèce entièrement différente. C'est une source fréquente de nouveaux gènes chez les procaryotes et les archées. Il est moins fréquent chez les eucaryotes, mais il a été démontré que cela se produit, et les eucaryotes peuvent même récupérer des informations génétiques à partir de sources aussi éloignées que des bactéries ou des champignons.

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