Как возникают и развиваются гены

Молекулярная генетика доказала, что в процессе эволюции не только мутируют, видоизменяются имеющиеся гены, но и возникают новые, о чем свидетельствует хотя бы увеличение их числа от одноклеточных к высшим организмам. Это подтверждает, что эволюция — действительно процесс постоянного созидания нового, не существовавшего ранее, а не развертывание некоей изначально заложенной в живые существа программы.

В общих чертах стал понятен процесс возникновения новых генов. Чаще всего, по-видимому, новый сложный ген формируется по принципу увеличения размеров или умножения числа существующих более простых генов с последующим изменением в результате мутационного процесса.

Например, ген коллагена (белка, образующего кости, хрящи, кожу) у цыплят состоит примерно из 38 тысяч пн. В этом гене можно выделить примерно 50 «говорящих» фрагментов — экзонов. Их разделяют «молчащие» фрагменты — интроны, которые белков не кодируют.

Каждый из экзонов гена цыплячьего коллагена представляет собой серию повторов одной и той же последовательности: ГГЦ ЦЦТ ЦЦТ. Анализ этих повторов позволил с большой степенью уверенности восстановить эволюционную историю гена. Она началась с указанного 9-нук­лео­тид­ного фрагмента. В результате пятикратного его повторения образовался экзон из 54 пн. Повторение было не совсем точным, или его исказили позднейшие мутации, так что среди этих 9-нуклеотидных кусочков сейчас есть и ГГГ ТТТ ЦАА, и ГГТ ГТТ ЦЦТ… Это, однако, не очень существенно, поскольку во всех вариантах первые тройки нуклеотидов (и ГГЦ, и ГГГ, и ГГТ) кодируют одну и ту же аминокислоту. Другие искажения также либо не изменяют аминокислоту, либо заменяют ее на близкую по свойствам.

В дальнейшем основной 54-нуклеотидный экзон был повторен примерно 50 раз, пока ген не достиг современных размеров. Повторение происходит благодаря случайным сбоям во время процесса образования половых клеток.. Сходный механизм образования прослежен для генов, кодирующих иммуноглобулины у мыши.