Введение

Перемежающаяся повторяющаяся ДНК обнаружена во всех геномах эукариот. В отличие от тандемных повторов, где повторяющиеся последовательности следуют непосредственно друг за другом, она рассеяна по всему геному и не является смежной. Повторяющаяся последовательность может варьироваться в зависимости от типа организма и множества других факторов. Определенные классы перемежающихся повторов распространяются посредством РНК-опосредованной транспозиции; они называются ретротранспозонами и составляют 25–40% геномов большинства млекопитающих. Некоторые типы перемежающихся повторяющихся элементов ДНК способствуют эволюции новых генов, разъединяя сходные последовательности ДНК от конверсии генов во время мейоза.

Интрахромосомная и интерхромосомная конверсия генов

Генообразование использует гомологию последовательностей ДНК в качестве субстрата. Нет необходимости, чтобы гомологичные участки располагались в аллельных позициях на соответствующих хромосомах или даже на разных хромосомах. События генообразования могут происходить между различными членами генной семьи, расположенными на одной и той же хромосоме. В этом случае это называется внутрихромосомным генообразованием, в отличие от межхромосомного генообразования. Эффект гомогенизации последовательностей ДНК при этом одинаков.

Роль внедренной повторяющейся ДНК

Повторяющиеся последовательности играют роль в разъединении сети конверсии генов, тем самым позволяя новым генам эволюционировать. Более короткие повторяющиеся ДНК Alu или SINE специализируются на разъединении внутрихромосомной конверсии генов, а более длинные повторяющиеся ДНК LINE – на разъединении межхромосомной конверсии генов. В обоих случаях внедренные повторы блокируют конверсию генов, вставляя области не-гомологии в иначе схожие последовательности ДНК. Таким образом, разрушаются силы гомогенизации, связывающие последовательности ДНК, и последовательности ДНК получают возможность эволюционировать независимо. Это приводит к созданию новых генов и новых видов в ходе эволюции. Разрывая связи, которые в противном случае подавляли бы новые вариации последовательности ДНК, внедренные повторы катализируют эволюцию, позволяя новым генам и новым видам развиваться.

Перемежающиеся элементы ДНК каталитизируют эволюцию новых генов

Последовательности ДНК связаны друг с другом в генофонде посредством событий генной конверсии. Вставка перемежающегося элемента ДНК разрывает эту связь, позволяя новому гену эволюционировать независимо. Перемежающееся повторение является изолирующим механизмом, обеспечивающим эволюцию новых генов без влияния от родительского гена. Поскольку вставка перемежающегося повтора – скачкообразное событие, эволюция нового гена также будет скачкообразной. Поскольку видообразование в конечном счете зависит от создания новых генов, это закономерно приводит к пунктуационному равновесию. Таким образом, перемежающиеся повторы ответственны за пунктуационную эволюцию и быстрые темпы эволюции.