Gen çoğaltma, bir kromozomun veya DNA'nın bir kısmının çoğaltıldığı, bir genin ek bir kopyasına yol açan bir süreçtir. Gen çoğaltma aynı zamanda kromozomal çoğaltma veya gen amplifikasyonu olarak da adlandırılır. İkiye katlamak anlamına gelen çoğaltma iki aynı genle sonuçlanır. Bu genlerin biri veya her ikisi, iki yeni farklı gen oluşturmak için mutasyonlar yoluyla zaman içinde değişebilir.
Deoksiribonükleik asit (DNA) her organizmaya özgüdür ve bu organizmayı oluşturan her hücrede aynıdır. Genler, kalıtsallığı belirleyen ve vücudun kromozomları olarak bilinen bölümlerinde bulunan DNA bölümleridir. Bu, tüm organizmaların genetik yapısını oluşturur.
Gen çoğaltması genellikle mayoz sırasında oluşan bir hata nedeniyle oluşur. Meiosis sadece insanlarda sperm ve yumurta gibi seks hücrelerini üreten hücrelerde görülür. Mayoz sırasında, iki kromozom kopyasına sahip ana hücreler, her birinin yalnızca bir kromozomun yalnızca bir kopyasına sahip olduğu dört hücreli hücre üretir. Bu, üreme gerçekleştiğinde, sperm ve yumurtanın füzyonu ile yaratılan hücre, doğru miktarda DNA'ya sahip olacak şekildedir.
Mayoz sırasında, gen çoğalmasının, kromozomlar geçerken ve rekombinasyon meydana geldiğinde gerçekleşmesi muhtemeldir. Kromozomların telleri kırılabilir ve zıt kromozomla birleşebilir, böylece genetik bilgi bir kromozomdan diğerine taşınır. Rekombinasyon eşit değilse veya farklı miktarlarda DNA ile gerçekleşiyorsa, çoğaltma sonuçlanabilir.
Gen çoğalmasının oluşabileceği diğer bir yol, tüm kromozomun iki kez çoğaltılmasıdır. Bu hata, kromozomun ekstra bir kopyasına ve tüm ekstra genetik materyale sahip olan kızı hücrelerden biri ile sonuçlanacaktır. Bu hücre üreme sırasında başka bir hücreyle kaynaşırsa, canlı bir zigot ile sonuçlanabilir veya olmayabilir.
Gen çoğalmasının oluşabileceği son yol, retrotranspozisyondur. Retrotranspozisyon sırasında, DNA dizileri RNA'ya kopyalanır ve daha sonra proteinlere çevrilmek yerine DNA'ya geri kopyalanır. Bu, hücre içinde mevcut olan DNA'nın ekstra kopyaları ile hali hazırda mevcut olan kromozomlarla birleşebilir. Bu DNA dizileri boyunca bulunan herhangi bir gen, işlemde kopyalanacaktır.
Gen çoğaltması meydana geldiğinde, paralog geni olarak adlandırılan orijinalin bir kopyası oluşturulur. Genlerin ikisinin veya birisinin mutasyona uğraması mümkündür, ancak bu her zaman böyle değildir. Mutasyon veya değişim sürecinde, genler orijinal genden farklı fonksiyonlar elde edebilir.
Orijinal gen, çoğalmadan önce orijinal genden farklı iki gen oluşturan da mutasyona uğrayabilir. Gen çoğalmasının, yeni genlerin ortaya çıkmasında itici bir güç olduğu ve dolayısıyla normal biyolojik işlemlerde değişiklik olduğu düşünülmektedir. Gen çoğaltma ve mutasyon işlemlerinin her ikisi de evrimde kilit rol oynar.
