POLIPLOIDIJA: RŪŠYS GYVŪNAMS, ŽMONĖMS, AUGALAMS - BIOLOGIJA - 2025

Poliploidų yra genetinės mutacijos tipas yra taip pat visiško komplemento (komplektų) chromosomų į ląstelės branduolį Be to, formavimo, homologiškas poras. Šis chromosomų mutacijos tipas yra labiausiai paplitęs iš euploidijų ir pasižymi tuo, kad kūnas neša tris ar daugiau ištisų chromosomų rinkinius.

Organizmas (paprastai diploidas = 2n) laikomas poliploidu, kai jis įgyja vieną ar kelis ištisus chromosomų rinkinius. Skirtingai nuo taškinių mutacijų, chromosomų inversijų ir dubliavimosi, šis procesas yra didelio masto, tai yra, jis vyksta visuose chromosomų rinkiniuose.

Šaltinis: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergvestinis darbas: Ehamberg

Vietoj haploido (n) arba diploido (2n), poliploidinis organizmas gali būti tetraploidas (4n), oktoploidas (8n) ar didesnis. Šis mutacijos procesas yra gana paplitęs augaluose ir yra retas gyvūnams. Šis mechanizmas gali padidinti genetinį kintamumą tarp nesveikų organizmų, kurie nesugeba judėti.

Poliploidija turi didelę reikšmę evoliucijos požiūriu tam tikrose biologinėse grupėse, kur ji yra dažnas naujų rūšių generavimo mechanizmas, nes chromosomų apkrova yra paveldima sąlyga.

Kada atsiranda poliploidija?

Chromosomų skaičiaus sutrikimai gali atsirasti tiek gamtoje, tiek laboratorijose nustatytose populiacijose. Jie taip pat gali būti sukeliami naudojant mutageninius agentus, tokius kaip kolchicinas. Nepaisant neįtikėtino mejozės tikslumo, chromosomų aberacijos įvyksta ir yra dažnesnės, nei galima pamanyti.

Poliploidija atsiranda dėl kai kurių pakitimų, kurie gali įvykti mejozės metu tiek per pirmąjį mejozinį padalijimą, tiek per profazę, kai homologinės chromosomos yra suskirstytos poromis, sudarydamos tetradas, o pastarosios nesiskiria. I anafazė

Naujų rūšių atsiradimas

Poliploidija yra svarbi, nes tai yra atspirties taškas naujų rūšių atsiradimui. Šis reiškinys yra svarbus genetinės variacijos šaltinis, nes dėl jo atsiranda šimtai ar tūkstančiai pasikartojančių lokusų, kuriems paliekama laisvė įgyti naujas funkcijas.

Augaluose tai ypač svarbu ir gana paplitusi. Manoma, kad daugiau nei 50% žydinčių augalų yra kilę iš poliploidijos.

Daugeliu atvejų poliploidai fiziologiškai skiriasi nuo pradinių rūšių ir dėl to jie gali kolonizuoti aplinką, kuriai būdingos naujos savybės. Daugelis svarbių rūšių žemės ūkyje (įskaitant kviečius) yra hibridinės kilmės poliploidai.

Poliploidijos tipai

Poliploidijas galima klasifikuoti pagal ląstelių branduolyje esančių ištisų chromosomų rinkinių skaičių.

Šia prasme organizmas, kuriame yra „trys“ chromosomų rinkiniai, yra „triploidas“, „tetraploidas“, jei jame yra 4 chromosomų rinkiniai, pentaploidas (5 rinkiniai), heksaploidai (6 rinkiniai), heptaploidas (septyni rinkiniai), aštuonkojai (aštuoni). žaidimai), nonaploidae (devyni žaidimai), decaploid (10 žaidimų) ir kt.

Kita vertus, poliploidijas taip pat galima klasifikuoti pagal chromosomų dovanų kilmę. Tokia idėjų tvarka organizmas gali būti: autopoliploidas arba alopoliploidas.

Autopoliploiduose yra keletas homologinių chromosomų, gautų iš to paties individo arba iš to paties tipo asmenų. Šiuo atveju poliploidai susidaro nesumažinant genetiškai suderinamų organizmų lytinių organų, kurie yra katalogizuojami kaip tos pačios rūšies, lytinių jungčių.

Allopoliploidas yra tas organizmas, kuriame yra nehomologiški chromosomų rinkiniai dėl skirtingų rūšių hibridizacijos. Tokiu atveju poliploidija atsiranda po hibridizacijos tarp dviejų susijusių rūšių.

Poliploidija gyvūnams

Poliploidija gyvūnams pasitaiko retai arba retai. Labiausiai paplitusi hipotezė, paaiškinanti žemą poliploidinių rūšių dažnį aukštesniuose gyvūnuose, yra ta, kad sudėtingi jų lyties nustatymo mechanizmai priklauso nuo labai subtilios lyties chromosomų ir autosomų skaičiaus pusiausvyros.

Ši idėja buvo palaikyta, nepaisant kaupiamų įrodymų iš gyvūnų, kurie egzistuoja kaip poliploidai. Paprastai jis stebimas žemesnėse gyvūnų grupėse, tokiose kaip kirminai ir įvairios plokščiosios kirmėlės, kai individų lytinės ir lytinės liaukos paprastai būna lygios, o tai palengvina savęs apvaisinimą.

Rūšys, turinčios pastarąją būklę, vadinamos savaime suderinamais hermafroditais. Kita vertus, jis taip pat gali atsirasti kitose grupėse, kurių patelės gali duoti palikuonių be apvaisinimo per procesą, vadinamą partenogeneze (kuris nereiškia normalaus mejozinio lytinio ciklo).

Partenogenezės metu palikuonys iš esmės gaminami mitoziniu tėvų ląstelių dalijimusi. Tai apima daugelį bestuburių rūšių, tokių kaip vabalai, vienpoliai, kandys, krevetės, įvairios arachidų grupės, kai kurios žuvų, varliagyvių ir roplių rūšys.

Skirtingai nei augalai, poliploidiškumas yra išskirtinis įvykis gyvūnams.

Gyvūnų pavyzdžiai

„Tympanoctomys barriere“ graužikas yra tetraploidinė rūšis, turinti 102 chromosomas kiekvienoje somatinėje ląstelėje. Tai taip pat turi „milžinišką“ poveikį jūsų spermai. Šios alopoliploidinės rūšys greičiausiai atsirado dėl kelių kitų graužikų rūšių hibridizacijos atvejų, tokių kaip Octomys mimax ir Pipanacoctomys aureus.

Poliploidija žmonėms

Poliploidija nedažna stuburiniams gyvūnams ir laikoma nereikšminga diversifikuojant tokias grupes kaip žinduoliai (priešingai nei augalai) dėl sutrikimų, atsirandančių dėl lyties nustatymo sistemos ir dozės kompensavimo mechanizmo.

Apytiksliai penki iš 1000 žmonių gimsta turėdami rimtus genetinius defektus, priskirtinus chromosomų anomalijoms. Net daugiau embrionų, turinčių chromosomų defektų, persileidžia ir daugelis iš jų niekada nesigimsta.

Chromosomų poliploidijos žmonėms laikomos mirtina. Tačiau somatinėse ląstelėse, tokiose kaip hepatocitai, apie 50% jų yra poliploidai (tetraploidai arba oktaploidai).

Dažniausiai aptinkamos mūsų rūšies poliploidijos yra visos triploidijos ir tetraploidijos, taip pat diploidiniai / triploidiniai (2n / 3n) ir diploidiniai / tetraploidiniai (2n / 4n) mixoploidai.

Pastarojoje normalių diploidinių ląstelių (2n) populiacija egzistuoja kartu su kita, turinčia 3 ar daugiau haploidinių chromosomų kartotinių, pavyzdžiui: triploidu (3n) arba tetraploidu (4n).

Triploidijos ir tetraplodijos žmonėms nėra perspektyvios ilgalaikėje perspektyvoje. Dažniausiai pranešama apie mirimą gimus ar net kelias dienas po gimimo, kuris svyruoja nuo mažiau nei vieno mėnesio iki daugiausia 26 mėnesių.

Poliploidija augaluose

Tame pačiame branduolyje esantis daugiau nei vienas genomas vaidino svarbų vaidmenį augalų kilmėje ir evoliucijoje, nes tai yra bene svarbiausias citogenetinis augalų specifikacijos ir evoliucijos pakitimas. Augalai buvo žinios apie ląsteles, turinčias daugiau nei du chromosomų rinkinius vienoje ląstelėje.

Nuo chromosomų skaičiavimo pradžios buvo pastebėta, kad daugybė laukinių ir auginamų augalų (įskaitant ir pačius svarbiausius) yra poliploidiniai. Beveik pusė žinomų angipermedžių rūšių (žydinčių augalų) yra poliploidinės, taip pat dauguma paparčių (95%) ir įvairios samanos.

Poliploidiškumas gimnastikos gysločių augaluose yra retas ir labai įvairus angišelių grupėse. Apskritai buvo pabrėžta, kad poliploidiniai augalai yra labai lengvai pritaikomi ir gali užimti buveines, kurių jų diploidiniai protėviai negalėjo. Be to, poliploidiniai augalai, turintys daugiau genominių kopijų, sukaupia didesnį „kintamumą“.

Augaluose galbūt alpopoliploidai (dažniausiai pasitaikantys gamtoje) vaidino esminį vaidmenį daugelio grupių specifizavime ir adaptacinėje radiacijoje.

Sodininkystės gerinimas

Augaluose poliploidija gali kilti dėl kelių skirtingų reiškinių, galbūt dažniausiai tai yra mejozės proceso metu padarytos klaidos, sukeliančios diploidines gametas.

Daugiau nei 40% auginamų augalų yra poliploidiniai, tarp jų liucerna, medvilnė, bulvės, kava, braškės, kviečiai ir kiti augalai neturi prijaukinimo ir poliploidiškumo.

Kolchicinas buvo panaudotas kaip poliploidiją sukeliantis agentas, todėl jis buvo naudojamas kultūriniuose augaluose dėl trijų priežasčių:

-Sukurti poliploidiją tam tikrose svarbiose rūšyse, kaip bandymą išgauti geresnius augalus, nes poliploiduose paprastai yra fenotipas, kuriame pastebimas „gigabaitų“ augimas dėl to, kad yra didesnis ląstelių skaičius. Tai leido pastebėti pažangą sodininkystėje ir augalų genetinio tobulinimo srityje.

- Dėl hibridų poliploidizacijos ir kad jie atgautų vaisingumą tokiu būdu, kad kai kurios rūšys būtų pertvarkytos ar susintetintos.

- Ir galiausiai, kaip būdas perduoti genus tarp rūšių, turinčių skirtingą ploidiškumo laipsnį, arba tos pačios rūšies viduje.

Augalų pavyzdžiai

Augaluose labai svarbus ir ypač įdomus natūralus poliploidas yra duoniniai kviečiai, Triticum aestibum (heksaploidas). Kartu su rugiais buvo apgalvotai pastatytas poliploidas, vadinamas kvietrugiais, tai alopoliploidas, pasižymintis dideliu kviečių produktyvumu ir rugių tvirtumu, kuris turi didžiulį potencialą.

Kviečiai kultūriniuose augaluose buvo nepaprastai svarbūs. Yra 14 kviečių rūšių, išsivysčiusių dėl alopoliploidijos, ir jos sudaro tris grupes: vieną iš 14, kitą 28 ir paskutinę iš 42 chromosomų. Pirmai grupei priskiriamos seniausios T. monococcum ir T. boeoticum genties rūšys.

Antrąją grupę sudaro 7 rūšys ir, matyt, išplaukia iš T. boeoticum hibridizacijos su laukinių žolių rūšimis iš kitos genties, vadinamos Aegilops. Dėl kryžminimo susidaro ryškus sterilus hibridas, kuris dėl chromosomų dubliavimo gali sukelti derlingą allotetraploidą.

Trečiojoje 42 chromosomų grupėje yra duoniniai kviečiai, kurie greičiausiai atsirado hibridizuojant tertraploidinę rūšį su kita Aegilops rūšimi, po kurios pasikartojo chromosominis komplementas.

Nuorodos

1. Alcántar, JP (2014). Poliploidija ir jos evoliucinė svarba. Išleidžia trūkumus ir technologijos, 18: 17–29.
2. „Ballesta“, FJ (2017). Kai kurie bioetiniai svarstymai, susiję su žmonių, turinčių visišką tetraploidiją ar triploidiją, kurie gimė gyvi, buvimu. „Studia Bioethica“, 10 (10): 67–75.
3. Castro, S., ir Loureiro, J. (2014). Reprodukcijos vaidmuo poliploidinių augalų kilmėje ir evoliucijoje. Žurnalas „Ecosistemas“, 23 (3), 67–77.
4. Freeman, S ir Herron, JC (2002). Evoliucinė analizė. „Pearson Education“.
5. Hichins, CFI (2010). Tetraploidinio graužiko Tympanoctomys barriere (Octodontidae) genetinė ir geografinė kilmė, pagrįsta mitochondrijų citochromo b sekų analize (daktaro disertacija, Ekologijos institutas).
6. Hickmanas, C. P, Robertsas, LS, Keenas, SL, Larsonas, A., I´Anson, H. ir Eisenhouras, DJ (2008). Integruoti zoologijos principai. Niujorkas: „McGraw-Hill“. 14 ^-asis leidimas.
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., ir Quiñones Maza, O. (1999). Diploidinė-tetraploidinė mikoloidija: pirmasis pranešimas mūsų aplinkoje. „Cuban Journal of Pediatrics“, 71 (3), 168–173.
8. Schifino-Wittmann, MT (2004). Poliploidija ir jos poveikis laukinių ir auginamų augalų kilmei ir raidai. Brazilijos žemės ūkio žurnalas, 10 (2): 151–157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Įvadas į genetinę analizę. „McGraw-Hill Interamericana“. 4 ^-asis leidimas.