Duplikacija gena je proces kojim se kromosom ili dio DNK umnožava, što rezultira dodatnom kopijom gena. Duplikacija gena se također naziva kromosomska duplikacija ili pojačavanje gena. Duplikacija, što znači udvostručiti, rezultira dva identična gena. Jedan ili oba ova gena mogu se mijenjati tijekom vremena kroz mutacije kako bi se stvorila dva nova različita gena.
Deoksiribonukleinska kiselina (DNK) je jedinstvena za svaki organizam i ista je u svakoj stanici koja čini taj organizam. Geni su dijelovi DNK koji određuju nasljednost i smješteni su u dijelovima tijela poznatim kao kromosomi. To čini genetski sklop svih organizama.
Duplikacija gena obično se događa zbog greške tijekom mejoze. Mejoza se događa samo u onim stanicama koje proizvode spolne stanice, kao što su spermija i jajašca u ljudi. Tijekom mejoze, roditeljske stanice s dvije kopije kromosoma proizvode četiri stanice kćeri od kojih svaka ima samo jednu kopiju svakog kromosoma. To je tako da kada dođe do reprodukcije, stanica koja je stvorena fuzijom spermija i jajašca imat će točnu količinu DNK.
Tijekom mejoze vjerojatno će se dogoditi umnožavanje gena kada kromosomi prijeđu i dođe do rekombinacije. Nizovi kromosoma mogu se slomiti i ponovno spojiti na suprotni kromosom, tako da se genetska informacija premješta s jednog kromosoma na drugi. Ako je rekombinacija nejednaka ili se događa s različitim količinama DNK, može doći do dupliciranja.
Drugi način na koji može doći do duplikacije je ako se cijeli kromosom dvaput replicira. Ova pogreška rezultirat će time da jedna od stanica kćeri ima dodatnu kopiju kromosoma i sav dodatni genetski materijal. Ako se ova stanica spoji s drugom stanicom tijekom reprodukcije, to može, ali i ne mora rezultirati održivom zigotom.
Posljednji način na koji može doći do duplikacije gena je retrotranspozicija. Tijekom retrotranspozicije, sekvence DNK se kopiraju u RNA, a zatim natrag u DNK umjesto da se prevode u proteine. To rezultira dodatnim kopijama te DNK koje su prisutne u stanici, koje se mogu ponovno spojiti s kromosomima koji su već prisutni. Svi geni pronađeni duž ovih sekvenci DNK bit će duplicirani u procesu.
Kada dođe do umnožavanja gena, stvara se kopija originala, koja se naziva paralog gen. Moguće je da će oba ili jedan od gena mutirati, no to nije uvijek slučaj. Tijekom procesa mutacije ili promjene, geni mogu steći funkcije koje se razlikuju od izvornog gena.
Izvorni gen također može mutirati, tvoreći dva gena koja se razlikuju od izvornog gena prije duplikacije. Smatra se da je duplikacija gena pokretačka snaga u nastanku novih gena, a time i promjena u normalnim biološkim procesima. Procesi mutacije i umnožavanja gena igraju ključnu ulogu u evoluciji.