Ny teori förklarar hur nya gener uppstår
I det nya numret av Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, presenteras i ett svensk-amerikanskt samarbete en evolutionär modell för hur nya gener kan uppstå. Den bygger på att varje gen inte bara har en huvudsaklig aktivitet utan också en sekundär aktivitet som plötsligt kan komma till användning, snabbt kopieras och ge upphov till en ny gen genom att någon av kopiorna muterar.
Hur nya gener uppstår är en central biologisk fråga som sysselsatt forskare under nästan 100 år. Flera olika mekanismer har föreslagits men det är ett obestridligt faktum att nya gener någon gång under evolutionen måste ha uppstått genom att existerande gener duplicerades och att de nya kopiorna därefter förändrades genom mutationer och efterhand lyckades utveckla nya funktioner.
En hittills obesvarad fråga är hur den extra kopian av en duplicerad gen kan behållas tillräckligt länge i kromosomen för att de sällsynta mutationer som ger upphov till en ny funktion ska kunna äga rum.
I den aktuella studien har forskarna utvecklat en modell som förklarar detta. Den duplicerade genen kan stabiliseras om ursprungsgenen, förutom sin starka normala huvudsakliga aktivitet, har en svag sekundär aktivitet. Om denna extra aktivitet får ett selektivt värde, t ex. på grund av att organismen exponeras för en ny miljö, så kan antalet kopior av ursprungsgenen öka mycket snabbt i en organisms population. Detta ökar också sannolikheten för att mutationer uppstår och selekteras som leder till att den sekundära funktionen förbättras.
– När genen för sekundärfunktionen är ineffektiv gynnas mutantorganismer som har en stor ökning av antalet kopior av genen, säger professor Dan Andersson, delansvarig för studien. Detta får konsekvensen att chansen ökar att organismen får en mutation i en av dessa identiska gener som leder till att enzymets sekundära funktion förbättras.
Enligt Dan Andersson är detta ett första steg mot evolution av en ny gen. När detta skett kan de extra kopiorna försvinna och kvar finns två gener, en ursprungskopia med sin normala funktion och en extra genkopia som har förbättrat sin sekundära funktion (och oftast dessutom tappat sin ursprungsfunktion). Den nya modellen kan på ett enkelt och elegant sätt förklara hur gener uppstår hos olika typer av organismer och många av modellens förutsägelser stöds också av tillgängliga experimentella data.
Kontaktinformation
Kontaktperson: Dan Andersson, tel: 018-471 41 75, 070-167 99 77, eller via e-post: Dan.Andersson@imbim.uu.se
