Функциональная дивергенция — это процесс, при котором гены после дупликации меняют свою функцию от функции предков. Функциональная дивергенция может привести либо к субфункционализации , когда паралог специализируется на одной из нескольких наследственных функций, либо к неофункционализации , когда развивается совершенно новая функциональная способность. Считается, что этот процесс дупликации генов и функциональной дивергенции является основным источником молекулярной новизны и породил множество больших семейств белков , существующих сегодня. [1] [2]
Функциональная дивергенция — это лишь один из возможных результатов событий дупликации генов . Другие судьбы включают нефункционализацию , когда один из паралогов приобретает вредные мутации и становится псевдогеном , и суперфункционализацию (усиление), [3] когда оба паралога сохраняют исходную функцию. В то время как события дупликации гена, хромосомы или всего генома считаются каноническими источниками функциональной дивергенции паралогов , ортологи (гены, происходящие от событий видообразования) также могут подвергаться функциональной дивергенции [4] [5] [6] [7]а горизонтальный перенос генов также может привести к множеству копий гена в геноме, что дает возможность для функциональной дивергенции.
Многие хорошо известные белковые семейства являются результатом этого процесса, например, древнее событие дупликации генов, которое привело к дивергенции гемоглобина и миоглобина , более поздние события дупликации, которые привели к различным расширениям субъединиц (альфа и бета) гемоглобинов позвоночных , [8] или экспансия альфа-субъединиц G-белка [9]