Geenien monistuminen
Geenin monistuminen (tai geenin monistuminen) on geenin sisältävän DNA-alueen monistuminen.
Geenien monistuminen on tärkeää geneettisen raaka-aineen - uusien geenien - toimittamisessa biologiselle evoluutiolle. Tämä on tunnustettu 1930-luvulta lähtien. Viimeaikaiset genomisekvenssiaineistot osoittavat, että monistuneet geenit ovat yleisiä kaikissa tutkituissa eliöissä.
Kaavio kromosomin alueesta ennen ja jälkeen duplikaatiotapahtuman.
Alkuperä
Klassisessa genetiikassa se voi ilmetä virheenä risteytymisessä meioosin aikana tai kokonaisen kromosomin monistumisena.
Epäklassisessa genetiikassa se voi tapahtua retrotranspositiolla.
Implikaatiot
Geenin toinen kopio on usein suhteellisen vapaa valikoivasta paineesta. Sen mutaatioilla ei ole haitallisia vaikutuksia isäntäorganismiinsa. Näin ollen mutaatioita kertyy sukupolvien kuluessa nopeammin kuin toimivaan yhden kopion geeniin.
Duplikaatio on poiston vastakohta. Duplikaatiot syntyvät epätasa-arvoisesta risteytymisestä, joka tapahtuu meioosin aikana väärin kohdistettujen homologisten kromosomien välillä. Tämän rekombinaation tuloksena syntyy duplikaatio vaihtokohdassa ja vastavuoroinen deleetio.
Evolutiivinen merkitys
Geenien monistumisella uskotaan olevan merkittävä rooli evoluutiossa; tämä ajatus esitettiin ensimmäisen kerran 100 vuotta sitten. Susumu Ohno oli yksi tämän teorian tunnetuimmista kehittäjistä klassisessa kirjassaan Evolution by gene duplication (1970). Ohno väitti, että geeniduplikaatio on tärkein evoluutiovoima viimeisen universaalin yhteisen esi-isän (LUCA) syntymisen jälkeen.
Suuret genomin monistumiset eivät ole harvinaisia. Uskotaan, että koko hiivan genomi monistui noin 100 miljoonaa vuotta sitten. Kasvit ovat kaikkein tuotteliaimpia genomin monistajia. Esimerkiksi vehnä on heksaploidi (eräänlainen polyploidi), mikä tarkoittaa, että sen genomista on kuusi kopiota.
Normaalisti geenin toiminnassa tapahtuvaa suurta muutosta vastustetaan, koska alkuperäistä toimintoa tarvitaan, mutta monistumisen jälkeen yksi geeni jatkaa alkuperäistä toimintoa. Siksi funktion muuttaminen toisessa kopiossa on mahdollista ilman, että kunto heikkenee. Tämä seurauksista vapautuminen mahdollistaa sen, että populaatiossa voidaan "kantaa" enemmän mutaatioita. Jotkut näistä voivat lisätä organismin kuntoa tai koodata uutta toimintoa.
Kahta geeniduplikaation jälkeen olemassa olevaa geeniä kutsutaan paralogeiksi, ja ne koodaavat yleensä proteiineja, joilla on samanlainen tehtävä ja/tai rakenne. Sen sijaan ortologiset geenit koodaavat proteiineja, joilla on samankaltainen tehtävä, mutta joita esiintyy eri lajeissa, ja ne syntyvät lajinjakautumisen tuloksena.
