Genomduplikation

Genomduplikation bezeichnet die Vervielfältigung des gesamten Genoms eines Organismus, wodurch sich der Chromosomensatz verdoppeln oder vervielfältigen kann. Sie entsteht durch unterschiedliche Mechanismen, darunter Fehler in der Zellteilung (beispielsweise Non-Disjunction), Endoreduplication oder die Hybridisierung zweier Arten, gefolgt von Chromosomenverdopplung. Zwei Hauptformen werden unterschieden: Autopolyploidie, bei der das Genom derselben Art vervielfacht wird, und Allopolyploidie, bei der Subgenome unterschiedlicher Arten zu einem stabilen Gesamtgenom verschmolzen werden.

Genomduplikationen treten besonders häufig in Pflanzen auf, kommen aber auch in Tieren vor. Die Verdopplung erhöht die Genkopienzahl und verändert regulatorische Netzwerke sowie das Verhältnis der Genprodukte (Gen-Dosiskontrolle). Als Rohstoff der Evolution bieten Duplikate Möglichkeiten zur Subfunctionalisation, Neofunktionalisierung oder zur Neuanordnung genetischer Netzwerke. Nicht alle Duplikate bleiben erhalten; viele gehen verloren oder werden pseudogenisiert. Langfristig können WGD-Ereignisse zu größerer Diversität und Anpassung von Linien beitragen, beeinflussen aber auch Chromosomenstruktur und Reproduktionsbarrieren.

Zur Feststellung von Genomduplikationen verwenden Wissenschaftler genomische Vergleiche, Syntenieanalysen, Zytogenetik (z. B. FISH) und Molekulardatierungen, um das relative Alter der Duplikate abzuschätzen. Bedeutende Beispiele umfassen historische WGD-Ereignisse in Pflanzlinien sowie Allo- und Autopolyploidie in modernen Nutzpflanzen wie Weizen.