遺伝子はどこから来たのか？

要約

この記事では、遺伝子の起源と時間の経過に伴う進化について探求します。原始微生物における基本的な遺伝子から現在のさまざまな種に存在する膨大な遺伝子まで、遺伝子が誤り、突然変異、遺伝的な言葉遊びのランダムな配列から作られる様子を見ます。また、新しい遺伝子がどのように急速に重要な機能を持ち、生物が適応し生き残るのに役立つかを発見します。

基本的な遺伝子のセット

地球上の生命は約40億年前に基本的な生存のための遺伝子を持つ原始微生物から始まりました。これらの遺伝子は数十億世代にわたって受け継がれ、私たちの細胞に今も存在しています。例えば、DNAを複製するための遺伝子などです。しかし、これらの微生物には、クモの糸やドーパミンのような複雑な分子のための遺伝子はありませんでした。

遺伝子の複製と突然変異

時間が経つにつれ、誤りからより多くの遺伝子が作られるようになりました。細胞が分裂するとき、同じDNAのストレッチを2回間違ってコピーしてしまい、遺伝子の余分なコピーができてしまうことがあります。最初は、余分な遺伝子は元の遺伝子と同じように機能します。しかし、数世代が経つと、新しい突然変異を受けることがあり、その遺伝子の機能が変化し、再び複製されることがあります。私たちの多くの突然変異した遺伝子は、最近になって出現し、数百万年前には存在していませんでした。

新しい遺伝子の出現

新しい遺伝子が進化すると、急速に重要な機能を持つことができます。例えば、私たちの鼻のタンパク質に対応する数百の遺伝子があります。突然変異によって、異なる分子を捉えることができるようになり、私たちは数兆もの異なる匂いを感知する力を持つようになりました。時には、突然変異は新しい遺伝子のコピーにより大きな影響を与え、それらが異なる器官、人生の異なる時期、あるいは完全に異なる仕事をするようになることがあります。

遺伝的な言葉遊びのランダムな配列

動物や植物のDNAには、タンパク質をコードする遺伝子がない巨大なストレッチが含まれており、科学者たちは、そのほとんどは機能を持たない遺伝的な言葉遊びのランダムな配列であると考えています。しかし、これらのDNAのストレッチは時に突然変異を起こし、その突然変異がDNAを読み始める場所に変えることができ、新しいタンパク質を作り出すことができます。新しいタンパク質は最初は無用であったり、有害であったりするかもしれませんが、より多くの突然変異によってその形状が変化し、生物にとって有用で有益なものになることがあります。