Gen Duplikasyonları Ve Evrim İle İlişkileri
Dilanur Gümüşkaya
Gen duplikasyonu teorik olarak, bir DNA parçasının kopyalanıp
her iki kopyanın da korunduğu kromozomal mutasyondur. Fakat bu mutasyon,
genomda yeni dizilimler meydana getirip yeni genlerin oluşumuna zemin
hazırlayan bir durumdur. Bu nedenle duplikasyonlar canlının yeni biyolojik
fonksiyonlar kazanmasını sağlayarak evrimde anahtar rol oynamaktadır.
Bir duplikasyonda kopyalanan parça genellikle orijinal
parçanın hemen ardında konumlanır ve bu modele tandem (ardışık) duplikasyon adı
verilir. (Şekil 1)
Nasıl Gerçekleşir?
Gen duplikasyonları mayoz bölünmede eşit olmayan krossoverlar veya replikasyon sırasında meydana gelen hatalar nedeniyle gerçekleşebilir.
Mayoz I’in Profaz aşamasında sinaps oluşturmuş kromozomların orantısız
ve yanlış eşleşmeleri duplikasyonu meydana getirir. Bu hata sonucu hem
duplikasyon hem de delesyon gerçekleşir. (Şekil 2)
Duplikasyon, evrim açısından oldukça önem taşımaktadır. Bunun
sebebi; hücreye ek DNA girmesini ve orijinal gen kompleksi bozulmadan
mutasyonların meydana gelmesini sağlamasıdır. Bu tip bir duplikasyonun ardından
dizi ayrılmalarının gerçekleşmesiyle evrimsel süreçte yeni bir gen oluşumunun
temelleri atılmış olur. Bu gen canlının bulunduğu ortama adaptasyonunu
hızlandıran bir işlev gördüğünde, canlı evrimsel olarak bir adım ilerlemiş
olur. Temel atalardan günümüze kadar gelen canlılar bu tip adaptif özellikleri
kazanarak türlerini sürdürebilmişlerdir.
Her mutasyon gibi duplikasyonlar da negatif etikler bırakabilir. Zaman zaman gen fazlalığına yol açarak dengeyi bozduğu için zararlı sonuçlar doğurmaktadır. Bu duruma en temel örnek Drosophila'da gözlerin küçük kalmasını sağlayan "Bar Duplikasyonu" dur. Ayrıca Bloom ve Rett sendromu gibi genetik hastalıklar, bitkilerde devleşme ve benzeri anomaliler de kromozomal duplikasyon sonucu meydana gelen durumlardan bazılarıdır.
Duplike olan gen, genoma entegre olduktan sonra birkaç yol
seçebilir; (Şekil 3)
- Kopya atasal genden gelen işlevi koruyarak devam ettirebilir.
- Kopya atasal genden gelen işlevlerin yalnızca bazılarını devam ettirerek alt işlevli hale gelebilir. (Subfonksiyonelleşme)
- Kopya atasal genden bağımsız yeni bir işlev edinebilir. (Neofonksiyonelleşme)
- Organizmaya adaptif yarar sağlamayan kopya, delesyon veya işlev kaybı mutasyonları ile genomdan silinir.
Referanslar
- Ohta T. Role of gene duplication in evolution. Genome 1989;31(1):304-310.
- Kondrashov FA, Rogozin IB, Wolf YI, Koonin EV. Selection in the evolution of gene duplications. Genome Biol.2002;3(2):RESEARCH0008. doi:10.1186/gb-2002-3-2-research0008
Yorumlar
Yorum Gönder