A néofonkció-analízis a funkcionális divergencia egyik lehetséges eredménye , és akkor fordul elő, amikor egy gén vagy paralóg másolata egy gén duplikáció eredményeként teljesen új tulajdonságot támogat . A neofunkcionalizáció adaptív mutációs folyamat , ami azt jelenti, hogy az ősgén egy példányának mutálódnia kell annak érdekében, hogy olyan funkció alakuljon ki, amely ebben az ősgénben nem létezett. Más szavakkal, az egyik duplikon megtartja eredeti funkcióját, míg a másik molekuláris módosításokat halmoz fel, ami azt jelenti, hogy az idő múlásával ez utóbbi más funkciót is elláthat. Úgy gondolják, hogy ezt a folyamatot nem befolyásolja a szelekciós nyomás, mert a gén egyik kópiája képes mutálni anélkül, hogy hátrányosan befolyásolná egy szervezet alkalmasságát , mert az ősök funkciója megmarad a másik kópiában.
A neofunkcionalizáció folyamata a gének duplikációjából indul ki, és úgy gondolják, hogy mint védekező mechanizmus zajlik le a káros mutációk felhalmozódása ellen. Ennek a duplikációnak az eredményeként az ősgénnek két azonos másolata van, amelyek pontosan ugyanazt a funkciót látják el. Ez a redundancia lehetővé teszi, hogy az egyik példány új funkciót vegyen át. Ha ez utóbbi előnyösnek bizonyul, a természetes szelekció pozitívan választja ki, és ez az új mutáció rögzül a populációban. A neofunkcionalizáció előfordulása leggyakrabban a kódoló régió vagy egy gén szabályozó elemeinek változásainak tulajdonítható. Sokkal ritkábban figyelhetők meg a fehérje működésében bekövetkező jelentős változások , például az alegységek szerkezetén belül vagy a szubsztrát és liganduma közötti affinitásban , a neofunkcionalizáció eredményeként.
A neofunkcionálást általában "mutációnak a nem funkcionalitás alatt" vagy "mutációnak a redundancia során" is nevezik. Annak ellenére, hogy egy mutáció egy gén működésképtelensége miatt következik be, vagy redundáns génmásolatok miatt következik be, az a fontos, hogy mindkét esetben a gén egyik példánya felszabaduljon a szelektív kényszerekből, és véletlenszerűen új funkció, amelyet aztán a természetes szelekció javít. Úgy gondolják, hogy ez a folyamat két fő okból nagyon ritkán megy végbe az evolúció során . Az első az, hogy a funkcionális változások általában nagyszámú aminosav- változást igényelnek , amelyek valószínűleg nem fordulnak elő. A második ok az, hogy az evolúció során a káros mutációk gyakrabban fordulnak elő, mint a hasznos mutációk. Ez sokkal valószínűbbé teszi, hogy a gén funkciója idővel elvész ( pszeudogenizáció ), mint hogy új génfunkció alakuljon ki . Walsh megállapította, hogy a neofunkcionalizáció relatív valószínűségét a szelektív előny és a hasznos mutációk relatív aránya határozza meg. Ezt a neofunkcionalizáció és a pszeudogenizáció relatív valószínűségének levezetésével bizonyították, amelyet az egyenlet ad meg , ahol ρ a kedvező mutációk és a semleges mutációk aránya közötti arány, és S a populáció szelekciója, 4 Ne S- ként számítva (Ne = tényleges populációméret és S = a szelekció intenzitása).
1936-ban Muller elsőként javasolta a neofunkcionalizálást, mint a gén duplikáció lehetséges kimenetelét. 1970-ben Ohno azt javasolta, hogy a neofunkcionalizáció lenne az egyetlen evolúciós mechanizmus, amely új génfunkciókat eredményez a populációban. Feltételezte azt is, hogy a neofunkcionalizáció az egyetlen alternatíva a pszeudogenizációnak. 1987-ben Ohta volt az első ember, aki azt sugallta, hogy más mechanizmusok létezhetnek a populációban található kettős gének megőrzésére. Manapság a szubfunkcionalizáció alternatívát jelent a neofunkcionalizációnak, mint a duplikonok rögzítési folyamatának, amelyről széles körben megállapodtak, és jelenleg ez a funkcionális divergencia egyetlen lehetséges eredménye.
Neosubfunctionalization kerül sor, amikor neofunctionalization a végeredmény subfunctionalization . Más szavakkal, amikor egy gén duplikáció történik és olyan paralógokat képez, amelyek részfunkcionalizálódnak, az egyik génmásolat folytatja "evolúciós útját", és olyan mutációkat halmoz fel, amelyek új funkcióhoz vezetnek. Egyes kutatók úgy vélik, hogy a neofunkcionalizáció az utolsó lépés minden olyan gén számára, amely alulteljesítettségen ment keresztül. Például Rastogi és Liberles szerint "a neofunkcionalizáció jelenti a genomban konzervált duplikált gén összes példányának végső sorsát, és a szubfunkcionalizáció csak átmeneti állapotként létezik a duplikált gén kópiájának megőrzése érdekében". Vizsgálatuk eredményei pontozottak, mivel a népesség nagysága növekszik.
Az evolúció a fagyásgátló protein a halak zoarcidés az Antarktisz jó példa a néofonctionnalisation követően gén párhuzamos. A zoarcid halakból származó III. Típusú fagyásgátló fehérje esetében a gén elkülönült a szialinsav- szintázt (SAS) kódoló gén paralóg kópiájától . Megállapították, hogy az ős SAS gén mind a szialinsav szintáz funkcióval, mind a kezdetleges poláris jégkötő funkcióval rendelkezik. A megkettőzés után az egyik paralóg mutációkat kezdett felhalmozni, ami a gén SAS doménjeinek cseréjéhez vezetett, majd lehetővé tette a fagyálló funkció fejlesztését és optimalizálását. Az új gén mára képes nem kongresszív fagyáspont-depresszióra, és így nem működik. Ez a specializáció lehetővé teszi, hogy ezek a halak túléljék az antarktiszi vizek fagypontját.
A neofunkcionalizációban a funkcionális divergencia modelljeként léteznek korlátok, elsősorban azért, mert: