Familles multigéniques

En prophase 1 de méiose, les chromosomes homologues s’apparient : ils se placent l’un à côté de l’autre et parfois leurs chromatides se chevauchent. La zone de chevauchement s’appelle un chiasma et à ce niveau les chromatides échangent des portions de matériel génétique. En temps normal l’échange est équilibré : un locus est échangé contre un même locus. On parle de crossing-over ou d'enjambement.

Quand les chromosomes homologues sont mal appariés, c'est-à-dire que le chiasma s’effectue sur des emplacements différents des chromatides homologues, l’échange ne sera pas équilibré. Une chromatide subira une perte de gène (une délétion) et l’autre subira un ajout de gène, gène qu’elle possède déjà provoquant un phénomène de duplication de celui-ci.

La méiose de la cellule germinale s’effectuera donc avec une de ses paires de chromosomes qui n’est plus parfaitement homologue. La cellule-œuf résultant de la fécondation impliquant un gamète contenant le chromosome modifié présentera ainsi un génome légèrement différent de celui de son espèce. Cette cellule-œuf, au moment de sa première division, en dupliquant le chromosome simple modifié, conserve cette anomalie dans la lignée clonale qu’elle engendrera. Au fur et à mesure des divisions, les deux exemplaires du même gène vont évoluer chacun de leur côté, subissant des mutations différentes. Il va en résulter l’apparition d’un nouveau gène responsable de nouveaux caractères.

Le gène qui a changé de chromosome se trouve donc sur un locus totalement différent. Par définition il devient donc un gène différent. Il subira lui aussi des mutations et finira par être à l’origine de nouveaux caractères. Il n'en reste pas moins que les deux exemplaires de ce gène restent proches. On parle de gènes homologues qui constituent une famille multigénique.

Chaque opsine absorbe une partie spécifique du spectre lumineux : l’une absorbe dans le bleu, l’autre le rouge et la troisième dans le vert.

Le gène codant l’opsine S qui absorbe dans le bleu se situe sur le chromosome n°7 alors que les gènes codant pour les opsines M et L absorbant respectivement dans le vert et le rouge se situent sur le chromosome X.  

Les grandes similitudes entre les séquences des pigments M et L, tant au niveau protéique que nucléique, indiquent une parenté importante entre ces molécules. Les deux gènes M et L sont donc issus d'un même gène ancestral : il y a eu duplication suivie de mutations, certaines au moins de ces mutations étant à l'origine des différences de spectre d'absorption entre les pigments codés par ces gènes, ce qui contribue à la vision des couleurs. L’opsine S a plus de 50 % de similitudes avec les gènes M et L, ce qui permet d'envisager aussi une origine commune pour tous ces gènes. 

Au cours de l'histoire des gènes des opsines, qui forment donc une famille multigénique, trois duplications sont donc à envisager, suivies de mutations.

Les singes du nouveau monde (alouate, saimiri, cebus) ont un système génétique différent. S’ils possèdent le gène de opsine S sur le chromosome 7, sur leur chromosome X, il n'existe qu'un seul gène codant pour un pigment appelé opsine M/L ayant un spectre d'absorption présentant un maximum à plus de 500 nm (au lieu de deux gènes M et L chez le Macaque et l'Homme).