Universität zu Köln

Genome sind hoch dynamische Systeme, die im Rahmen evolutionärer Prozesse von einer Reihe an Entstehungs-, Diversifizierungs- und Verlustmechanismen geformt wer- den. Diese Dynamik ist ein Antrieb für Anpassungsprozesse an Umweltbedingungen. Die vorliegende Arbeit liefert eine vergleichende Analyse zu Ursprung, Schicksal und evolu- tionärer Bedeutung duplizierter Gene, illustriert durch drei Beispiele in Fischen, Vögeln und Käfern. Die einleitenden Kapitel geben einen Überblick über Theorien moleku- larer Evolution, mit Schwerpunkt auf Modellen zur Genenstehung und zum Genverlust. Es werden de-novo Gen-Entstehung und Gen-Duplikation sowie spontaner Genverlust und Pseudogensierung erläutert. Dabei liegt der Fokus auf evolutionären Dynamiken von Multigen-Familien. Die genomischen Analysen auf Populationseben zeigen ausseror- dentliche Variabilität innerhalb von Genfamilien,- sowohl auf Populationsebene als auch auf Ebene von Individuen. Diese Variabilität kann neben der Anzahl von Genkopien auch die Zusammensetzung des Gen-Repertoires betreffen. So zeigt die Familie der NLR-Immungene in Zebrafischen eine hohe Diversität in der Anzahl der Kopien bei gleichzeitig grosser Sequenzhomogenität, die auf eine hohe Zahl rezenter Duplikations- Erreigneisse in Kombination mit konzertierter Evolution hindeutet. Am Beispiel von Odorant-Rezeptorgenen in Käfern wird demonstriert, dass hier auf Populationsebene ein hoch strukturiertes Gen-Repertoire vorliegt, welches Anzeichen von Evolution durch fort- laufende Gen-Entstehung und Gen-Verluste aufweist. Anhand des Verfalles des BORIS- Gens in Vögeln wird schlussendlich exemplarisch deutlich, wie, angetrieben durch re- duzierten Selektionsdruck und die Ansammlung repetetiver Elemente, wiederkehrende, Linien-spezifische Mutationsereignisse in Neukiefervögeln zum fortschreitenden Verlust des Genes führen. Zusammengefasst geben die drei Untersuchungen einen Einblick in den Ablauf möglicher adaptiver Prozesse durch das dynamische Ineinandergreifen von Entstehungs-, Diversifizierungs- und Verlustereignissen.

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