遺伝的冗長性の進化

遺伝的冗長性とは、2つ以上の遺伝子が同じ機能を実行し、これらの遺伝子の1つの不活性化が生物学的表現型にほとんどまたはまったく影響を与えないことを意味します。冗長性は、より高い生物のゲノムで広まっているようです。明らかに冗長遺伝子の例は、発達生物学、免疫学、神経生物学、細胞周期の多数の研究から来ています。しかし、問題があります。機能性タンパク質をコードする遺伝子は、選択圧力にさらされている必要があります。遺伝子が本当に冗長である場合、有害な突然変異の蓄積から保護されません。したがって、そのような冗長性は進化的に安定することはできないという広範な見解です。ここでは、冗長遺伝子に作用する選択圧力を分析するための簡単な遺伝モデルを開発します。遺伝的冗長性が一般的である理由を説明できる4つのケースを提示します。3つのケースでは、冗長性は進化的に安定しています。私たちの理論は、遺伝的組織の進化を探るための枠組みを提供します。

Genetic redundancy means that two or more genes are performing the same function and that inactivation of one of these genes has little or no effect on the biological phenotype. Redundancy seems to be widespread in genomes of higher organisms. Examples of apparently redundant genes come from numerous studies of developmental biology, immunology, neurobiology and the cell cycle. Yet there is a problem: genes encoding functional proteins must be under selection pressure. If a gene was truly redundant then it would not be protected against the accumulation of deleterious mutations. A widespread view is therefore that such redundancy cannot be evolutionarily stable. Here we develop a simple genetic model to analyse selection pressures acting on redundant genes. We present four cases that can explain why genetic redundancy is common. In three cases, redundancy is even evolutionarily stable. Our theory provides a framework for exploring the evolution of genetic organization.