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L’événement de duplication génique aide-t-il à accélérer l’évolution?

La duplication génique et les événements de duplication du génome entier plus extrêmes affectent l’évolution. Le concept de la duplication en tant que mécanisme central pour faciliter l’évolution adaptative a été popularisé par Susumu Ohno vers 1970.

L’idée est que lorsque plusieurs copies d’un gène sont présentes, la pression sélective sur l’un d’entre eux diminue, lui permettant de muter plus librement et d’acquérir une nouvelle fonction (néofonctionnalisation) ou de se spécialiser dans une partie de la fonction du gène original (sous-fonctionnalisation) . Ces deux options sont parfois considérées comme des hypothèses concurrentes, mais il est probable que les deux situations se produisent. De nombreux gènes sont également des facteurs de transcription régulateurs, qui pourraient également affiner les niveaux d’expression de leurs cibles, ou changer légèrement pour réguler de nouvelles cibles, après duplication.

Le travail d’Ohno était séminal et est toujours populaire, mais cette perspective d’une vieille théorie spéculative ne devrait pas être considérée comme une vérité scientifiquement établie. Différents types d’organismes ont souvent des taux d’occurrence radicalement différents de types de mutation différents, des pressions sélectives différentes, des tailles de population différentes, des écologies, etc. – une dynamique évolutive globale différente. Dans certains contextes, la duplication génique peut diminuer l’évolvabilité, car une copie redondante masque l’effet d’une mutation sur le phénotype. Il est également bien connu que le nombre de copies (le nombre d’occurrences dans le génome) d’un gène affecte ses niveaux d’expression (mais pas toujours linéairement comme vous vous en doutez), en jetant une autre variable dans le mélange.

Le résultat le plus probable de la duplication de gènes est la perte de fonction ou la suppression d’un gène. Après une duplication complète du génome chez un ancêtre de Saccharomyces cerevisiae , plus de 95% (je ne me souviens pas du nombre exact, je pense 98%) des gènes dupliqués se sont simplement décomposés, ainsi que la plupart du génome non fonctionnel. Pour les paires restantes, l’évolution accélérée a été notée dans l’un des deux doublons.

Je ne connais aucune étude sur E. coli portant spécifiquement sur l’influence de la duplication sur la dynamique de l’évolution. Ce n’est pas un sujet facile à étudier, car les effets sont à long terme, rares et pluriels. Mais il y a probablement quelques publications pertinentes là-bas.