Kas ir gēnu dublēšanās?

Dezoksiribonukleīnskābe (DNS) ir unikāla katram organismam, un tā ir vienāda katrā šūnā, kas veido šo organismu. Gēni ir DNS sadaļas, kas nosaka iedzimtību un atrodas ķermeņa daļās, kas pazīstamas kā hromosomas. Tas veido visu organismu ģenētisko uzbūvi.

Gēnu dublēšanās parasti notiek kļūdas dēļ mejozes laikā. Mejoze rodas tikai tajās šūnās, kas ražo dzimumšūnas, piemēram, spermu un olšūnas cilvēkiem. Mejozes laikā vecāku šūnas ar divām hromosomu kopijām ražo četras meitas šūnas, kurām katrai ir tikai viena katras hromosomas kopija. Tas ir tādēļ, lai vairošanās laikā šūnai, kas izveidota, saplūstot spermai un olšūnai, būtu pareizais DNS daudzums.

Mejozes laikā gēnu dublēšanās, visticamāk, notiks, kad hromosomas krustojas un notiek rekombinācija. Hromosomu pavedieni var saplīst un atkal pievienoties pretējai hromosomai, tādējādi ģenētiskā informācija tiek pārvietota no vienas hromosomas uz otru. Ja rekombinācija ir nevienlīdzīga vai tā notiek ar atšķirīgu DNS daudzumu, var rasties dublēšanās.

Vēl viens dublēšanās veids ir, ja visa hromosoma tiek atkārtota divas reizes. Šīs kļūdas rezultātā vienai no meitas šūnām būs papildu hromosomas kopija un viss papildu ģenētiskais materiāls. Ja šī šūna reprodukcijas laikā saplūst ar citu šūnu, tā var radīt dzīvotspējīgu zigotu vai arī ne.

Pēdējais veids, kā var notikt gēnu dublēšanās, ir retrotranspozīcija. Retrotranspozīcijas laikā DNS sekvences tiek kopētas uz RNS un pēc tam atpakaļ uz DNS, nevis pārvēršas olbaltumvielās. Tā rezultātā šūnā atrodas papildu šīs DNS kopijas, kas var atkal savienoties ar jau esošajām hromosomām. Visi gēni, kas atrasti šajās DNS sekvencēs, šajā procesā tiks dublēti.

Kad notiek gēnu dublēšanās, tiek izveidota oriģināla kopija, ko sauc par paralogu. Iespējams, ka abi vai viens no gēniem mutēs, tomēr tas ne vienmēr notiek. Mutācijas vai izmaiņu procesa laikā gēni var iegūt funkcijas, kas atšķiras no sākotnējā gēna.

Sākotnējais gēns var arī mutēt, veidojot divus gēnus, kas pirms dublēšanās atšķiras no sākotnējā gēna. Gēnu dublēšanās tiek uzskatīta par dzinējspēku jaunu gēnu rašanās un līdz ar to normālu bioloģisko procesu izmaiņu ietekmē. Gan gēnu mutācijas, gan dublēšanās procesiem ir galvenā loma evolūcijā.