La differenza tra geni ortologhi e paraloghi

I geni ortologhi e paraloghi sono due tipi di geni omologhi, cioè geni che derivano da una sequenza ancestrale di DNA comune. I geni ortologhi divergono dopo un evento di speciazione, mentre i geni paraloghi divergono l'uno dall'altro all'interno di una specie. In altre parole, i termini ortologa e paralogo descrivono le relazioni tra la divergenza della sequenza genetica e i prodotti genici associati alla speciazione o alla duplicazione genetica.

I geni ortologhi e paraloghi sono diversi tipi di geni omologhi. I geni omologhi sono due o più geni che discendono da una sequenza di DNA ancestrale comune. Un esempio di geni omologhi sono i codici genetici alla base di un'ala di pipistrello e di un braccio d'orso. Entrambi conservano caratteristiche simili e sono utilizzati in modi simili. Questi tratti, che sono stati tramandati dal loro ultimo antenato comune, hanno pressioni adattative che possono portare a variazioni all'interno del gene. Il punto o l'evento nella storia evolutiva che spiega la variazione della sequenza del DNA all'interno del gene determina se i geni omologhi sono considerati "orto" o "para".

I geni ortologhi sono geni omologhi che divergenti dopo l'evoluzione danno origine a specie diverse, un evento noto come speciazione. I geni generalmente mantengono una funzione simile a quella del gene ancestrale da cui si sono evoluti. In questo tipo di gene omologo, il gene ancestrale e la sua funzione sono mantenuti attraverso a evento di speciazione, sebbene possano insorgere variazioni all'interno del gene dopo il punto in cui la specie divergente.

I geni paraloghi sono geni omologhi che si sono differenziati all'interno di una specie. A differenza dei geni ortologhi, un gene paralogo è un nuovo gene che svolge una nuova funzione. Questi geni sorgono durante la duplicazione genica in cui una copia del gene riceve una mutazione che dà origine a un nuovo gene con una nuova funzione, sebbene la funzione sia spesso correlata al ruolo dell'ancestrale gene.

I geni che producono le proteine ​​dell'emoglobina e della mioglobina sono geni omologhi che hanno relazioni sia ortologhe che paraloghe. Sia gli esseri umani che i cani possiedono i geni per le proteine ​​sia dell'emoglobina che della mioglobina, indicando che i geni dell'emoglobina e della mioglobina si sono evoluti prima dell'ultimo antenato comune dell'uomo e del cane. La mioglobina è sorta in questa specie ancestrale come gene paralogo dell'emoglobina; una mutazione nel gene dell'emoglobina durante un evento di duplicazione ha provocato un gene separato della mioglobina che svolge una nuova, ma simile, funzione. Poiché la divergenza nell'emoglobina umana e canina non si è verificata fino a dopo la speciazione, questi geni sono ortologhi. La mioglobina umana e l'emoglobina del cane, tuttavia, sono geni omologhi che non sono né paraloghi né ortologhi.