Rekombinasjon

Rekombinasjon (av latin re = «på nytt» og kombinasjon) eller mixis betegner blandingen av genene til to celler. Disse cellene er vanligvis kjønnscellene (gametene) som stammer fra to forskjellige foreldre. Rekombinasjon er en viktig del av kjønnet formering og skjer ofte i sammenheng med en paring. Biologisk sett er behovet for rekombinasjon grunnen til at det i det hele tatt fins «sex» (dvs. paring).

Resultatet av rekombinasjon er at ethvert individ er genetisk unik og forskjellig fra alle andre individer. (Unntakene er eneggede tvillinger samt organismer med ukjønnet formering.) Dermed er rekombinasjon en av faktorene som fører til variasjon innen populasjoner, og utgjør derfor også en viktig evolusjonsfaktor.

Den vanlige situasjonen (kalt amfimixis) er at to haploide kjønnsceller, som stammer fra to forskjellige foreldre, smelter sammen i befruktningen. Zygoten (den befruktete eggcellen) får altså halvparten av alle gener fra henholdsvis mor og far. Avkommet er dermed nødvendigvis genetisk forskjellig fra begge foreldrene.

Heller ikke avkommet av de samme foreldrene er identiske seg imellom. Grunnen til dette er at fordelingen av foreldrenes gener på de haploide kjønnscellene skjer på nytt i hver meiose. Siden hver eneste kjønnscelle gjennomgår en uavhengig meiose, blir ingen av dem helt like. Selv om hver kjønnscelle får nøyaktig halvparten av forelderens gener, fins det altså ikke to eggceller eller sædceller som har fått de samme genene.

Den beskrevne situasjonen gjelder for mennesket og alle andre arter der avkommet blir til gjennom kjønnet formering. Eneggede tvillinger er et unntak, fordi disse skiller lag etter at zygoten er dannet.

Et annet unntak er partenogenese («jomfrufødsel»), der ubefruktede egg utvikler seg til fostre. Partenogenese kan skje med eller uten meiose. Hvis meiose forekommer (en situasjon kalt automixis), er situasjonen analog til kjønnet formering: Avkommet vil være haploid og forskjellig fra både moren og søsken.

En lignende situasjoner finner man i arter med haplo-diploid kjønnsbestemmelse, dvs. der ett kjønn er haploid. Hos vepser får f.eks. hanner halvparten av morens gener, men har ingen far. Likevel vil hanner som har samme mor, være genetisk forskjellige, siden de fikk ulike gener fra moren sin.

Hos encellede organismer som har konjugasjon, er det denne utvekslingen av gener mellom individer som utgjør rekombinasjonen. I disse arter er rekombinasjonen ikke knyttet til formering verken i tid eller kausalt.

Rekombinasjon forekommer ikke i alle arter. Disse formerer seg da nødvendigvis ukjønnet, dvs. ved deling, knoppskyting eller partenogenese uten foregående meiose.

Rekombinasjon forekommer i en eller annen form hos de fleste organismer, selv hos de som også har evnen til å formere seg ukjønnet. Sannsynligvis kunne allerede den siste felles stamarten for alt liv på jorden gjennomføre en form for rekombinasjon. Den forekommer nemlig hos både bakterier og eukaryoter.

Rekombinasjon har imidlertid både fordeler og ulemper for artene som gjennomfører den. Ulempen er fremfor alt at bare halvparten av en organismes gener føres videre til neste generasjon. Videre er rekombinasjon (og andre, tilhørende prosesser som partnervalg og paring) kostbare for individet målt i både tid og energi.

På grunn av disse ulempene er det faktisk fremdeles ikke faglig enighet om hvorfor og hvordan rekombinasjon evolverte («oppstod») og hvorfor den er så utbredt. Fordelene har å gjøre med at rekombinasjon øker variasjonen mellom individer i en populasjon. Dette kan gi seg følgende positive utslag for individene:

1. Å ha avkom som avviker fra hverandre og foreldrene, er en fordel i «overbefolkede» eller heterogene miljøer.
2. Det samme gjelder for arter som befinner seg i et evolusjonært «våpenkappløp» med parasitter.
3. Til slutt kan mixis spille en rolle i cellulære prosesser av DNA-reparasjon.

Utover disse fordelene, som virker på individnivå, fins det også fordeler for arten som helhet (se makroevolusjon): Rekombinasjon øker evolusjonsraten fordi fordelaktige genkombinasjoner forenes fortere og ufordelaktige sådanne elimineres fortere. Dermed minsker sjansen for at arten dør ut, siden det går kjappere å tilpasse seg endringer. At flertallet av arter har kjønnet formering og rekombinasjon, kan altså også delvis skyldes at artene uten disse egenskaper dør ut raskere.

Befruktning, overkrysning, kjønn, kjønnet formering

• (en) Genetic recombination – kategori av bilder, video eller lyd på Commons