Podvajanje gena je proces, pri katerem se kromosom ali del DNK podvoji, kar povzroči dodatno kopijo gena. Podvajanje genov se imenuje tudi kromosomsko podvajanje ali pomnoževanje genov. Podvajanje, kar pomeni podvojiti, povzroči dva enaka gena. Eden ali oba od teh genov se lahko sčasoma spremenita z mutacijami, da ustvarita dva nova različna gena.
Deoksiribonukleinska kislina (DNK) je edinstvena za vsak organizem in je enaka v vsaki celici, ki sestavlja ta organizem. Geni so deli DNK, ki določajo dednost in so nameščeni v delih telesa, znanih kot kromosomi. To sestavlja genetsko sestavo vseh organizmov.
Podvajanje genov običajno nastane zaradi napake med mejozo. Mejoza se pojavi samo v tistih celicah, ki proizvajajo spolne celice, kot so sperma in jajčeca pri ljudeh. Med mejozo matične celice z dvema kopijama kromosomov proizvedejo štiri hčerinske celice, od katerih ima vsaka samo eno kopijo vsakega kromosoma. To je zato, da bo imela celica, ki nastane s fuzijo sperme in jajčeca, ko pride do razmnoževanja, pravo količino DNK.
Med mejozo se lahko zgodi podvajanje genov, ko kromosomi prečkajo in pride do rekombinacije. Prameni kromosomov se lahko zlomijo in se ponovno združijo z nasprotnim kromosomom, tako da se genetske informacije premaknejo z enega kromosoma na drugega. Če je rekombinacija neenaka ali se zgodi z različnimi količinami DNK, lahko pride do podvajanja.
Drug način, kako lahko pride do podvajanja, je, če se celoten kromosom dvakrat replicira. Zaradi te napake bo ena od hčerinskih celic imela dodatno kopijo kromosoma in ves dodatni genetski material. Če se ta celica med razmnoževanjem zlije z drugo celico, lahko povzroči zigoto, sposobno preživetja, ali pa tudi ne.
Zadnji način, kako lahko pride do podvajanja genov, je retrotranspozicija. Med retrotranspozicijo se sekvence DNK kopirajo v RNA in nato nazaj v DNK, namesto da bi bile prevedene v beljakovine. To povzroči, da so v celici prisotne dodatne kopije te DNK, ki se lahko ponovno povežejo s kromosomi, ki so že prisotni. Vsi geni, najdeni vzdolž teh zaporedij DNK, se bodo v procesu podvojili.
Ko pride do podvajanja genov, se ustvari kopija izvirnika, ki se imenuje paralogni gen. Možno je, da bosta oba ali eden od genov mutirala, vendar to ni vedno tako. Med procesom mutacije ali spremembe lahko geni pridobijo funkcije, ki so drugačne od prvotnega gena.
Prvotni gen lahko tudi mutira in tvori dva gena, ki se pred podvajanjem razlikujeta od prvotnega gena. Podvajanje genov velja za gonilno silo pri nastanku novih genov in s tem sprememb v normalnih bioloških procesih. Procesa genske mutacije in podvajanja igrata ključno vlogo v evoluciji.