遺伝子クラスター
タンデムアレイは、同一もしくは類似した遺伝子が間を空けずに反復したものである。各遺伝子は同一の向きを持つ。遺伝子クラスターとは異なり、タンデムアレイ遺伝子は連続した同一配列の反復からなり、間には非転写スペーサー領域しか挿入されない。
遺伝子クラスター内の各遺伝子が類似したタンパク質をコードするのに対し、タンデムアレイ遺伝子は同一のタンパク質もしくは機能性 RNA をコードする。不等組換えにより元の配列の隣に重複遺伝子が配置されることにより反復回数は変化する。遺伝子クラスターとは異なり、タンデムアレイ遺伝子は環境の要求に反応して迅速に変化し、遺伝的複雑性を増加させる。
遺伝子変換によりタンデムアレイ遺伝子は均一化もしくは同一化されうる。遺伝子変換には対立遺伝子変換と異所的遺伝子変換とがあり、対立遺伝子変換では減数分裂の際の相同組換え時にミスマッチ塩基対が生じることにより、ある対立遺伝子が別の対立遺伝子へと変換され、異所的遺伝子変換ではある相同 DNA 配列が別のものに置き換わる。
タンデムアレイ遺伝子はリボソームRNAのような大きな遺伝子ファミリーの維持には欠かせない。真核生物のゲノム上では、リボソーム RNA はタンデム反復遺伝子から構成される。タンデム反復 rRNA は RNA 転写の維持に欠かせない。一つの RNA 遺伝子では十分な量の RNA を供給しきれないが、タンデム反復遺伝子が存在することにより十分な量の RNA が供給される。たとえば、ヒトの胚細胞には5百万から1千万個のリボソームが存在し、24時間ごとに倍増する。大量のリボソームを供給するためには、複数の RNA ポリメラーゼが次々と複数の rRNA 遺伝子を転写する必要がある。
遺伝子重複により遺伝子クラスターが生じる際には、複数の遺伝子が一度に重複することもありうる。Hox 遺伝子の場合、共通の祖先 ProtoHox クラスターが重複し、Hox 遺伝子クラスターと共に姉妹クラスターである ParaHox 遺伝子(英語版) も生じた。元々 Protohox クラスターに含まれていた遺伝子の数は未知であるが、2個ないし4個の遺伝子から成っていたことを示唆するモデルがある。
遺伝子クラスターが重複する際には、いくつかの遺伝子が失われることもありうる。この可能性はもとのクラスターに含まれる遺伝子の数に依存する。4遺伝子モデルでは、ProtoHox クラスターは4つの遺伝子から成り、これから Hox クラスターと ParaHox クラスターの2つの2つ組クラスターが生じたとする。2遺伝子モデルでは2つの遺伝子からなる ProtoHox クラスターから Hox クラスターと ParaHox クラスターが生じたとする。3遺伝子モデルは元々4遺伝子モデルと関連して提案されたものだが、3つの遺伝子からなるクラスターが Hox クラスターと ParaHox クラスターになったというモデルではなく、Hox クラスターと ParaHox クラスターはおなじ染色体上にあった同一の遺伝子が、ProtoHox クラスターの重複とは独立な一回のタンデム重複で生じたとするモデルである。