Molekularna evolucija

Molekularna evolucija je promena sekvence u sastavu ćelijskih molekula, kao što su DNK, RNK, i proteina kroz generacije. Oblasti molekularne evolucije koristi principe evolucione biologije i genetike stanovništva da objasni modele u ovim promenama. Glavne teme u molekularne evolucije se tiču stope i uticaja pojedinačnih promena nukleotida, neutralna evolucija protiv prirodne selekcije, poreklo novih gena, genetska priroda složenih osobina, genetske osnove specijacije, evolucija razvoja, i načina na koji evolucione sile utiču na genomske i fenotipske promene.

Sile molekularne evolucije

Sadržaj i struktura genoma je proizvod molekularnih i genetičkih stanovništva sila koje deluju na taj genom. Nove genetičke varijante će nastati kroz mutacije i širiće se i održavaće se u populaciji zbog genetičkog drifta ili prirodne selekcije.

Mutacija

Albino koala; bez pigmenta, kao posledica mutacije.

Glavni članak: Mutacija

Mutacije su stalne, prenosive promene genetskog materijala (DNK ili RNK) ćelija ili virusa. Mutacije su rezultat grešaka u DNK replikacijama tokom ćelijske deobe i izlaganja radijaciji, hemikalijama i drugih stresorima iz okruženja, ili virusima i transpozonim elementima. Većina mutacije koje se javljaju su jednonukleotidni polimorfizmi koji modifikuju pojedinačne osnove DNK sekvence, što dovodi do tačkastih mutacija. Druge vrste mutacija modifikuju veće segmentime DNK i mogu da izazovu dupliranje, umetanje, uklanjanje, inverziju, i translokaciju.

Većina organizama prikazuje jaku pristrasnost prema vrstama mutacija koje se javljaju sa jakim uticajem na GC-sadržaja. Prelazi (A ↔ G ili C ↔ T) su češće nego transverzije (purin (adenin ili guanin)) ↔ pirimidin (citozin ili timin, ili RNK, uracil)), a manje je verovatno da se izmene nizovi aminokiselina u proteinu.

Mutacije su stohastičke i obično se javljaju slučajno preko gena. Stope mutacije za pojedinačne nukleotide za većinu organizama su veoma niske, otprilike 10^-9 10^-8 po položaju po generaciji, mada neki virusi imaju višu stopu mutacije na redu od 10^-6 po položaju po generaciji. Među tim mutacijama, neke će biti neutralne ili korisne i ostaće u genomu, osim ako nisu izgubljene kroz genetički drifta, a drugi će biti štetni i biće eliminisani iz genoma kroz prirodnu selekciju.

Pošto su mutacije izuzetno retke, one se akumuliraju veoma sporo kroz generacije. Dok broj mutacija koje mogu da se pojave u bilo kojoj generaciji može da varira, tokom dugog vremenskog perioda one će se akumulirati redovnom tempom. Korišćenje stopa mutacije po generaciji i broj nukleotidnih razlika između dve sekvence, vreme divergencije može se efikasno proceniti putem molekularng sata.