Dimensione del genoma ed evoluzione di nuovi geni

Nonostante la semplice natura del codice genetico, c’è una notevole variazione in termini di dimensione del genoma, dai genomi più piccoli conosciuti, come il 00:00:10.910 00:00:13.670 proteobatterio candidatus Carsonella ruddii a meno di 160.000 paia di basi, ai più grandi come il fiore Paris japonica a circa 150 miliardi. Estremi a parte, i batteri e gli archea hanno generalmente circa 3, 000 geni all’interno dei loro genomi. I procarioti quasi non possiedono sequenze non codificanti, ciò significa che i loro genomi possono essere relativamente piccoli rispetto a quelli degli eucarioti.Genoma più piccolo significa anche minore capacità di replicare ad ogni ciclo della divisione cellulare, che da senso logico alla riproduzione più veloce. Gli eucarioti hanno tipicamente regioni di 20, 000 geni, ma i loro genomi sono punteggiati da lunghi tratti di sequenza non codificante, il che significa che la loro dimensione di genoma non necessariamente ne traduce la complessità. 00:01>00.01 07.820 Il genoma del fiore Paris japonica può essere oltre 50 volte la dimensione del genoma umano, ma ciò è dovuto almeno in parte a grandi quantità di sequenza non codificante 00:01:17.520 00:01:20.270 e probabilmente alti livelli di duplicazione, non necessariamente per nuovi geni.Allora, come gli organismi creano nuovi geni? La risposta è in genere modificando la sequenza che già esistente. Una delle risorse primarie dei i nuovi geni per evolvere è attraverso la duplicazione dei geni.Immaginate che una sezione di DNA contenente un gene venga accidentalmente duplicato. L’organismo avrà una seconda copia di un gene già esistente. Tali nuove copie geniche sono esenti dai vincoli posti all’originale per mantenere la sua funzione.Le due copie possono quindi potenzialmente divergere creando un nuovo ruolo o modificando la funzione originale. Un altro modo per creare nuovi geni è il DNA shuffling, dove segmenti di un gene esistente o copia del gene sono separati e si spostano per unire quelli di un gene diverso, 00:02:11.610 00:02:16.500 creando un gene ibrido che può assumere una nuova funzione. La mutazione intragenica, i cambiamenti in una sequenza genica indotti dalle mutazioni nel tempo, rappresenta molti nuovi geni.Questa divergenza è più evidente quando si confrontano specie o linee che divergono indipendentemente. Una volta che questa divergenza è oltre un certo punto o che un gene assume una nuova funzione, possono essere classificati interamente come geni diversi. Infine, il trasferimento genico orizzontale porta in nuovi geni e nuove sequenze al genoma da fonti esterne, da altri individui e anche da altre specie.Questo tipo di acquisizione di nuovi geni è più comune nei procarioti e negli archea con il trasferimento di geni di resistenza agli antibiotici come esempio ben noto;metre è raro negli eucarioti, è ancora considerato una fonte essenziale di novità genetiche. Il materiale genetico può anche derivare da specie non correlate, come i batteri e funghi in questo esempio.