新功能化和亚功能化有什么区别？

介绍

Theodosius 提出的概括已得到分子生物学和生物化学领域最新进展的证实。所有现代生物都起源于共同祖先，经过一系列微小的变化，每一次变化都比其他变化具有选择性优势，这得到了它们在不同门类之间代谢途径和基因序列相似性的有力支持。

偶然的可遗传突变产生更适合在生态位中生存的生物体及其优先选择的子代。这种突变和选择的过程是达尔文进化论的基础，它从第一个细胞发展到所有现代生物。

在基因复制事件之后，会产生原始基因的副本或旁系同源基因。虽然原始基因保留其祖先功能，但旁系同源基因会发生差异以获得与原始基因完全不同的全新功能。整个基因复制过程被称为新功能化。

这是一种适应性突变，其中复制基因获得原始基因中不存在的全新功能。复制基因获得的新功能是由于分子变化，这些变化帮助该基因承担新功能。这种变化被认为是生物体分化的根本原因。

这一切都始于基因复制过程，这是对不利环境条件的防御机制的结果，因此导致产生两个基因，第一个是保留祖先功能的原始基因，第二个是复制基因，它不继承祖先功能，而是获得保护基因免受逆境的新功能。

如果这种新功能被证明是有用的，它将被自然选择选择，并遗传给下一代，并固定在特定群体中。复制基因的新功能归因于祖先基因的冗余性。

新功能的另一个原因是调控序列的变化或编码区域的变化，但是具有新功能的复制基因的形成并不影响蛋白质或酶的作用。

新功能化的一个经典例子是南极带鳚鱼能够承受南极地区的冰冻条件的能力。抗冻蛋白基因 III 是唾液酸基因复制的结果。这个新基因赋予了抵抗冻点降低的新特性，使它们能够在南极极寒的环境中生存。

在基因复制过程中，原始基因保持不变，具有祖先功能，并产生一个称为旁系同源基因的复制基因，其功能可能与原始基因不同。

在亚功能化的情况下，不会赋予任何新功能，因此不会形成新的适应性。但是，形成的新基因有助于祖先基因执行其功能，即它与原始基因共同发挥作用。在这种类型的基因复制中，可以看到分工。

当其中一个基因被分段沉默导致其中一个功能的缺失时，就会出现差异，因此只剩下复制基因具有两个功能中的一个功能。需要注意的是，原始基因能够执行这两项任务，但由于原始基因的丢失，复制基因只剩下一个功能。

亚功能化的一个重要例子是人类中携氧色素或血红蛋白簇的形成。在脊椎动物的进化过程中，编码这种蛋白质的基因已经通过各种方式被复制了几次。最初，祖先基因和复制基因执行相同的功能，但在变化过程中，两种基因都发生了差异，这对于生物体的正常功能是必需的。

新功能化	亚功能化
发生基因复制，复制基因获得新功能，而旧基因保留其祖先功能。	发生基因复制，随后基因分段，导致功能共享。
看不到分工。	存在分工。
这些类型的基因复制导致适应性进化，以在给定的环境条件下生存。	这些类型的基因复制导致趋异进化和与祖先物种相关的新品种的形成。
复制后以及在祖先基因存在的情况下，可以立即观察到功能差异。	一旦祖先基因沉默，就可以看到基因的亚功能。
新功能化的例子是南极带鳚鱼中抗冻蛋白的发展。	亚功能化的例子是人类中血红蛋白簇的形成。

有人提出，新功能化和亚功能化都导致了进化。但是，对各种模型的研究证明，亚功能化实际上是各种物种趋异进化的真正原因。证据是在相似物种中存在相关基因。

但同样明显的是，新功能化帮助生物体很好地适应了给定的环境条件。即使它们彼此不同，但两者都通过改变分子构成导致了现代生物体的进化。

Vishala M

更新于：2023年5月17日

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