13.6: Gen Duplikasyonu ve Ayrışması

Gen duplikasyonu, bir geni kodlayan bir DNA bölgesinin çoğaldığı ve aynı genom içinde kendisinin ek kopyalarını oluşturduğu bir süreçtir. Paralog adı verilen genin bu kopyalanmış kopyaları daha sonra aşağıdaki yollardan biriyle mutasyona uğrayabilir ve farklılaşabilir.

Birincisi, sözde genlerin oluşumudur. Burada, gen paraloglarından biri zararlı mutasyonlar kazanabilir ve psödogen adı verilen işlevsel olmayan bir kopyaya dönüşebilir.

İkincisi, her iki paralogun da farklı protein kodlama alanlarında veya eksonlarda mutasyonlar elde ettiği ve böylece orijinal gen fonksiyonunu aralarında bölüştürdüğü alt işlevselleştirmedir. Bununla birlikte, iki paralog genin protein ürünleri birbirini tamamlar ve orijinal gen fonksiyonunu sergiler.

Örneğin, ilkel balıklarda ve deniz hayvanlarında, tek zincirli bir globin proteini, kanda oksijen taşıyan molekül olarak görev yaptı.

Evrim süreci boyunca, globin geni, günümüz omurgalılarının çoğunda bulunan 4 alt birimle hemoglobin molekülünü oluşturmak üzere birleşen α- ve β-globin proteinlerini kodlayan iki biraz farklı gene kopyalandı ve alt işlevselleştirildi.

Üçüncüsü Neo-işlevselleşmedir. Burada, bir paralog, yeni bir genin evrimine yol açabilecek yeni, avantajlı mutasyonlar elde eder. Buna karşılık, diğer paralog orijinal işlevini korur.

Örneğin, insan β-globin geni, yalnızca insan fetüsünde ifade edilen fetal β-globin adı verilen yeni bir gen üretmek için mutasyonları kopyaladı ve edindi. Bununla birlikte, doğumdan kısa bir süre sonra, β-globin geni, β-globin proteinlerinin üretimini devralır.

İnsanlarda üç renkli görüşün evrimi, neoişlevselleşmenin bir başka ilginç örneğidir. Modern maymunların evriminden çok önce, erken primatlar Mavi ve Yeşil opsin genlerinin varlığı nedeniyle dikromatik görüşe sahipti.

Daha sonra, Yeşil opsin geni kopyalandı ve yeni bir kırmızı opsin genine neo-işlevselleştirildi.

Bu nedenle, eski dünya maymunları, maymunları ve insanlar gibi duplikasyon olayından sonra evrimleşen türler, üç renkli görüş sağlayan üç opsin genine sahiptir.