Was ist Gen-Duplikation?
Die Genduplikation ist der Vorgang, bei dem ein Chromosom oder ein Teil der DNA dupliziert wird, wodurch eine zusätzliche Kopie eines Gens entsteht. Genduplikation wird auch als chromosomale Duplikation oder Genamplifikation bezeichnet. Durch Duplizieren, dh Verdoppeln, entstehen zwei identische Gene. Eines oder beide dieser Gene können sich im Laufe der Zeit durch Mutationen ändern, um zwei neue unterschiedliche Gene zu erzeugen.
Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist für jeden Organismus einzigartig und in jeder Zelle, aus der dieser Organismus besteht, gleich. Gene sind DNA-Abschnitte, die die Vererbung bestimmen und in Abschnitten des Körpers untergebracht sind, die als Chromosomen bekannt sind. Dies macht das Erbgut aller Organismen aus.
Eine Genverdoppelung tritt normalerweise aufgrund eines Fehlers während der Meiose auf. Meiose tritt nur in solchen Zellen auf, die Geschlechtszellen produzieren, wie Sperma und Eier beim Menschen. Während der Meiose produzieren Elternzellen mit zwei Kopien der Chromosomen vier Tochterzellen, von denen jede nur eine Kopie pro Chromosom besitzt. Dies ist so, dass bei der Reproduktion die Zelle, die durch die Fusion von Sperma und Ei entsteht, die richtige Menge an DNA hat.
Während der Meiose ist es wahrscheinlich, dass eine Genverdoppelung auftritt, wenn Chromosomen sich kreuzen und eine Rekombination auftritt. Die Chromosomenstränge können brechen und zum gegenüberliegenden Chromosom zurückkehren, so dass genetische Informationen von einem Chromosom zum anderen übertragen werden. Wenn die Rekombination ungleich ist oder mit unterschiedlichen DNA-Mengen auftritt, kann dies zu Duplikaten führen.
Eine andere Möglichkeit der Gen-Duplikation besteht darin, dass das gesamte Chromosom zweimal repliziert wird. Dieser Fehler führt dazu, dass eine der Tochterzellen eine zusätzliche Kopie des Chromosoms und des gesamten zusätzlichen genetischen Materials besitzt. Wenn diese Zelle während der Reproduktion mit einer anderen Zelle verschmilzt, kann dies zu einer lebensfähigen Zygote führen oder auch nicht.
Der letzte Weg, auf dem eine Duplikation von Genen auftreten kann, ist die Retrotransposition. Während der Retrotransposition werden DNA-Sequenzen in RNA und dann zurück in DNA kopiert, anstatt in Proteine übersetzt zu werden. Dies führt dazu, dass zusätzliche Kopien dieser DNA in der Zelle vorhanden sind, die sich wieder mit den bereits vorhandenen Chromosomen verbinden können. Alle Gene, die entlang dieser DNA-Sequenzen gefunden wurden, wurden dabei dupliziert.
Bei der Vervielfältigung von Genen wird eine Kopie des Originals erstellt, die als Paraloggen bezeichnet wird. Es ist möglich, dass beide oder eines der Gene mutieren, dies ist jedoch nicht immer der Fall. Während des Mutations- oder Änderungsprozesses können Gene Funktionen erwerben, die sich vom ursprünglichen Gen unterscheiden.
Das ursprüngliche Gen kann auch mutieren und zwei Gene bilden, die sich vom ursprünglichen Gen vor der Duplikation unterscheiden. Die Vervielfältigung von Genen wird als treibende Kraft für die Entstehung neuer Gene und damit für die Veränderung normaler biologischer Prozesse angesehen. Die Prozesse der Genvervielfältigung und -mutation spielen beide eine Schlüsselrolle in der Evolution.