Genom Boyutu ve Yeni Genlerin Evrimi

Her canlı organizmanın bir tür genomu (ister RNA ister DNA olsun) olsa da, bu taslakların boyutlarında önemli farklılıklar vardır. Genom boyutunu etkileyen önemli bir faktör, organizmanın prokaryotik mi yoksa ökaryotik mi olduğudur. Prokaryotlarda, genom, çok az kodlamayan dizi içerir veya hiç içermez. Öyle ki genler, kromozom boyunca sıralı olarak gruplar veya operonlar halinde sıkıca kümelenir. Ökaryotlardaki genler ise, kodlamayan dizinin uzun uzantıları ile noktalanır. Genel olarak bu, prokaryotik genomların ortalama olarak ökaryotlardan daha küçük olma (yani daha az baz içermesi) olgusuna katkıda bulunur.

Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, bu gözlem göz önüne alındığında, bilinen en küçük genomlar çoğunlukla prokaryotlardır. Örneğin Candidatus Carsonella rudii, genom boyutu sadece 160 bin baz çifti olan oldukça basitleştirilmiş bir proteobakteridir. Hayati öneme sahip proteinleri sentezlemek için ihtiyaç duyduğu birçok geni kaybettikten sonra, zorunlu bir hücre içi simbiyota evrilmiştir. Yelpazenin diğer ucunda, ökaryot Japon çiçekli bitki Paris japonica, yaklaşık 150 milyar baz çiftiyle bilinen en büyük genomlardan biridir. Bunun kodladığı genlerin sayısı bilinmemekle birlikte, genom büyük miktarda duplikasyon ve kodlamayan dizi gösterir.

Ortalama bir prokaryotun genomu içinde kabaca 3.000 gen vardır. Ortalama ökaryotun 20.000 civarında gen bulunmaktadır. Ancak, özellikle ökaryotlarda genom boyutu, büyük ölçüde kodlamayan dizinin miktarına bağlı olarak fazlaca değişkendir.

Yeni Genlerin Yaratılışı

Yeni genler geliştirmek için organizmaların birkaç ana seçeneği vardır. Bunların çoğunun ortak özelliği, zaten var olan dizileri değiştirmeleridir.

Çoğaltma, yeni genlerin yaratılmasında önemli bir rol oynar ve bu yeni dizilerle sonuçlanabilecek birkaç tür çoğaltma vardır. Gen duplikasyonunda, bir gen içeren DNA'nın bir bölümü kopyalanır. Bu ikinci kopya, birinciyi kısıtlayan seçim baskısıyla karşı karşıya değildir ve bu nedenle farklılaşabilir. Zamanla bu, yeni rollerle yeni genlerin evrimine yol açabilir.

Başka bir çoğaltma türü – DNA karıştırma – bir genin yalnızca bir bölümünün kopyalanması ve başka bir gene katılmasıyla sonuçlanabilir. Bu, yeni ürünlerle yeni genlerin yaratılmasına neden olabilir.

Bazen yeni genler zamanla biriken mutasyonlardan evrimleşir. Bu, intragenik mutasyon olarak bilinir ve türler veya farklı popülasyonlar arasında karşılaştırıldığında fark edilir.

Son olarak, yatay gen transferi olarak bilinen bir süreçte dış kaynaklardan yeni genler elde etmek de mümkündür. Bu, genetik materyalin diğer bireylerden, bazen aynı türden, ancak potansiyel olarak tamamen başka türlerden de dahil edilebileceği anlamına gelir. Bu, prokaryotlarda ve arkealarda sık görülen yeni gen kaynağıdır. Ökaryotlarda daha az yaygındır, ancak ortaya çıktığı gösterilmiştir ve ökaryotlar, bakteriler veya mantarlar kadar uzak kaynaklardan bile genetik bilgi alabilirler.