De ingewikkelde samenwerking tussen genen kan de sleutel zijn om te begrijpen hoe nieuwe celtypen kunnen ontstaan ​​en evolueren. Onderzoek heeft aangetoond dat tijdens de ontwikkeling van complexe meercellige organismen de interacties tussen specifieke genregulerende netwerken het ontstaan ​​van nieuwe cellulaire identiteiten en functies mogelijk kunnen maken.

Eén manier waarop genen een rol spelen in de evolutie van nieuwe celtypen is door de verwerving van nieuwe regulerende elementen. Deze regulerende elementen zijn DNA-sequenties die bepalen wanneer en waar genen tot expressie worden gebracht. De verwerving van nieuwe regulerende elementen kan het mogelijk maken dat genen tot expressie worden gebracht in verschillende celtypen of op verschillende tijdstippen tijdens de ontwikkeling, wat kan leiden tot de evolutie van nieuwe cellulaire functies.

In een onderzoek naar de evolutie van het oog ontdekten onderzoekers bijvoorbeeld dat een nieuw regulerend element in een gen genaamd Pax6 ervoor zorgde dat dit tot expressie kon worden gebracht in het zich ontwikkelende oog, wat essentieel was voor de evolutie van het gezichtsvermogen.

Een andere manier waarop genen een rol kunnen spelen in de evolutie van nieuwe celtypen is door middel van genduplicatie. Genduplicatiegebeurtenissen kunnen kopieën van genen creëren die vrij zijn om nieuwe mutaties en functies te verwerven. Dit kan leiden tot de evolutie van nieuwe genen die gespecialiseerd zijn voor verschillende celtypen.

In één onderzoek naar de evolutie van het hart ontdekten onderzoekers bijvoorbeeld dat het gen dat codeert voor het eiwit myosine werd gedupliceerd, en dat een van de kopieën een mutatie kreeg waardoor het in het zich ontwikkelende hart tot expressie kon worden gebracht. Hierdoor kon het hart samentrekken en bloed rondpompen.

Het samenspel van genen, regulerende elementen en genduplicatiegebeurtenissen kan aanleiding geven tot nieuwe genregulerende netwerken die de ontwikkeling en functie van nieuwe celtypen controleren. Dit proces is essentieel voor de evolutie van complexe meercellige organismen.