POLYPLOIDY: TYPER, I DYR, HOS MENNESKER, I PLANTER - BIOLOGI - 2025

Den polyploidi er en type af genetisk mutation er tilføjelsen af et komplet komplement (komplette sæt) af kromosomer til cellekernen, danner homologe par. Denne type kromosomal mutation er den mest almindelige af euploidierne og er kendetegnet ved det faktum, at kroppen bærer tre eller flere komplette sæt kromosomer.

En organisme (normalt diploid = 2n) betragtes som polyploid, når den får et eller flere komplette sæt kromosomer. I modsætning til punktmutationer, kromosomale inversioner og duplikationer er denne proces i stor skala, dvs. den forekommer på komplette sæt kromosomer.

Kilde: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivativt arbejde: Ehamberg

I stedet for at være haploid (n) eller diploid (2n), kan en polyploid organisme være tetraploid (4n), octoploid (8n) eller større. Denne mutationsproces er ret almindelig i planter og er sjælden hos dyr. Denne mekanisme kan øge den genetiske variation i stillestående organismer, der ikke er i stand til at bevæge sig rundt.

Polyploidi er i evolutionære termer af stor betydning i visse biologiske grupper, hvor det udgør en hyppig mekanisme til dannelse af nye arter, da kromosombelastning er en arvelig tilstand.

Hvornår forekommer polyploidi?

Kromosomnummerforstyrrelser kan forekomme både i naturen og i laboratorie-etablerede populationer. De kan også induceres med mutagene midler, såsom colchicin. På trods af meiosis utrolige præcision forekommer kromosomafvigelser og er mere almindelige end man kunne tro.

Polyploidy opstår som et resultat af nogle ændringer, der kan forekomme under meiose, enten i den første meiotiske opdeling eller under profase, hvor homologe kromosomer er arrangeret i par for at danne tetrader, og en nondisjunktion af sidstnævnte forekommer i løbet af anafase I.

Udseende af nye arter

Polyploidy er vigtig, da det er et udgangspunkt for at stamme nye arter. Dette fænomen er en vigtig kilde til genetisk variation, da det giver anledning til hundreder eller tusinder af duplikatloki, der er fri for at få nye funktioner.

I planter er det især vigtigt og ret udbredt. Det anslås, at mere end 50% af blomstrende planter stammer fra polyploidy.

I de fleste tilfælde adskiller polyploider sig fysiologisk fra de originale arter, og på grund af dette kan de kolonisere miljøer med nye egenskaber. Mange vigtige arter i landbruget (inklusive hvede) er polyploider af hybrid oprindelse.

Typer af polyploidi

Polyploidier kan klassificeres i henhold til antallet af komplette kromosomsæt, der er til stede i cellekernen.

I denne forstand er en organisme, der indeholder "tre" sæt kromosomer, "triploid", "tetraploid", hvis den indeholder 4 sæt kromosomer, pentaploid (5 sæt), hexaploidae (6 sæt), heptaploid (syv sæt), octoploid (otte sæt) spil), nonaploidae (ni spil), decaploid (10 spil) og så videre.

På den anden side kan polyploidier også klassificeres efter oprindelsen af ​​de kromosomale begavelser. I denne rækkefølge af ideer kan en organisme være: autopolyploid eller allopolyploid.

En autopolyploid indeholder adskillige sæt homologe kromosomer afledt fra det samme individ eller fra et individ, der tilhører den samme art. I dette tilfælde dannes polyploider ved foreningen af ​​ikke-reducerede gameter af genetisk kompatible organismer, der er katalogiseret som den samme art.

En allopolyploid er den organisme, der indeholder ikke-homologe sæt kromosomer på grund af hybridisering mellem forskellige arter. I dette tilfælde forekommer polyploidy efter hybridisering mellem to beslægtede arter.

Polyploidi hos dyr

Polyploidy er sjælden eller sjældent hos dyr. Den mest udbredte hypotese, der forklarer den lave frekvens af polyploide arter hos højere dyr, er, at deres komplekse mekanismer til bestemmelse af køn afhænger af en meget delikat balance i antallet af kønskromosomer og autosomer.

Denne idé er blevet opretholdt på trods af at der er akkumuleret bevis fra dyr, der findes som polyploider. Det observeres generelt i lavere dyregrupper, såsom orme og en lang række fladeorme, hvor individer normalt har både mandlige og kvindelige gonader, hvilket letter selvbefrugtning.

Arter med sidstnævnte tilstand kaldes selvkompatible hermafroditter. På den anden side kan det også forekomme i andre grupper, hvis kvinder kan give afkom uden befrugtning gennem en proces kaldet parthenogenese (som ikke indebærer en normal meiotisk seksuel cyklus)

Under parthenogenese produceres afkom grundlæggende ved mitotisk opdeling af forælderceller. Dette inkluderer mange arter af hvirvelløse dyr, som biller, isopoder, møl, rejer, forskellige grupper af arachnider og nogle arter af fisk, padder og reptiler.

I modsætning til planter er speciation gennem polyploidy en ekstraordinær begivenhed hos dyr.

Eksempler på dyr

Tympanoctomys barriere gnaver er en tetraploid art, der har 102 kromosomer pr. Somatisk celle. Det har også en "gigantisk" effekt på din sæd. Denne allopolyploide art stammer sandsynligvis fra forekomsten af ​​adskillige hybridiseringsbegivenheder af andre gnaverarter, såsom Octomys mimax og Pipanacoctomys aureus.

Polyploidi hos mennesker

Polyploidi er sjælden hos hvirveldyr og betragtes som irrelevant ved diversificering af grupper såsom pattedyr (i modsætning til planter) på grund af forstyrrelser, der forekommer i kønsbestemmelsessystemet og dosiskompensationsmekanismen.

Anslået fem ud af hver 1000 mennesker er født med alvorlige genetiske defekter, der kan tilskrives kromosomale abnormiteter. Endnu flere embryoner med kromosomale defekter miscarry, og mange flere kommer aldrig til fødslen.

Kromosomale polyploidier betragtes som dødelige hos mennesker. Imidlertid er ca. 50% af disse i somatiske celler, såsom hepatocytter, polyploid (tetraploid eller octaploid).

De hyppigst opdagede polyploidier i vores arter er komplette triploidies og tetraploidier, samt diploid / triploid (2n / 3n) og diploid / tetraploid (2n / 4n) mixoploids.

I sidstnævnte eksisterer en population af normale diploide celler (2n) sammen med en anden, der har 3 eller flere haploide multipler af kromosomer, for eksempel: triploid (3n) eller tetraploid (4n).

Triploidies og tetraplodia hos mennesker er ikke levedygtige på lang sigt. Død ved fødslen eller endda et par dage efter fødslen er i de fleste tilfælde rapporteret og varierer fra mindre end en måned til højst 26 måneder.

Polyploidi i planter

Eksistensen af ​​mere end et genom i den samme kerne har spillet en vigtig rolle i planternes oprindelse og udvikling, da det måske er den vigtigste cytogenetiske ændring i plantespeciation og -udvikling. Planter var porten til viden om celler med mere end to sæt kromosomer pr. Celle.

Fra begyndelsen af ​​kromosomaltællinger blev det observeret, at en lang række vilde og kultiverede planter (inklusive nogle af de vigtigste) er polyploide. Næsten halvdelen af ​​de kendte arter af angiospermer (blomstrende planter) er polyploid, ligesom de fleste bregner (95%) og en lang række moser.

Tilstedeværelsen af ​​polyploidi i gymnospermplanter er sjælden og meget varierende i grupper af angiospermer. Generelt er det blevet påpeget, at polyploide planter er meget tilpasningsdygtige, idet de er i stand til at besætte naturtyper, som deres diploide forfædre ikke kunne. Desuden akkumuleres polyploide planter med flere genomiske kopier større "variationer".

Inden for planter spillede måske allopolyploiderne (mest almindeligt i naturen) en grundlæggende rolle i speciering og adaptiv stråling fra mange grupper.

Forbedring af gartneriet

I planter kan polyploidi stamme fra flere forskellige fænomener, måske de hyppigste er fejl under meiose-processen, der giver anledning til diploide gameter.

Mere end 40% af de dyrkede planter er polyploid, blandt andet lucerne, bomuld, kartofler, kaffe, jordbær, hvede blandt andre uden sammenhæng mellem husdyrkning og polyploidi af planterne.

Siden colchicine blev implementeret som et middel til at inducere polyploidy, er det blevet brugt i afgrøder af grundlæggende tre grunde:

-For at generere polyploidi i visse vigtige arter som et forsøg på at få bedre planter, da der i polyploider normalt er en fænotype, hvor der er en markant vækst af "gigabyte" på grund af det faktum, at der er et større antal celler. Dette har muliggjort markante fremskridt inden for gartneri og inden for plantegenetisk forbedring.

-For polyploidisering af hybrider, og at de genvinder fertiliteten på en sådan måde, at nogle arter omdesignes eller syntetiseres.

Og endelig, som en måde at overføre gener mellem arter med forskellige grader af skævhed eller inden for den samme art.

Eksempler i planter

Inden for planter er en naturlig polyploid af stor betydning og særlig interessant brødhvede, Triticum aestibum (hexaploid). Sammen med rug blev der med vilje bygget en polyploid kaldet “Triticale”, en allopolyploid med den høje produktivitet af hvede og robustheden af ​​rug, der har et stort potentiale.

Hvede i kultiverede planter har været bemærkelsesværdigt vigtigt. Der er 14 arter af hvede, der er udviklet ved allopolyploidi, og de danner tre grupper, en af ​​14, en anden på 28 og en sidste af 42 kromosomer. Den første gruppe inkluderer de ældste arter af slægten T. monococcum og T. boeoticum.

Den anden gruppe består af 7 arter og stammer tilsyneladende fra hybridiseringen af ​​T. boeoticum med en art af vildt græs fra en anden slægt kaldet Aegilops. Krydsningen producerer en kraftig steril hybrid, der gennem kromosomduplikation kan resultere i en frugtbar allotetraploid.

Den tredje gruppe på 42 kromosomer er, hvor brødhveden er placeret, som sandsynligvis stammer fra hybridisering af en tertraploid art med en anden art Aegilops efterfulgt af en duplikering af det kromosomale komplement.

Referencer

1. Alcántar, JP (2014). Polyploidy og dens evolutionære betydning. Problemmangel og teknologi, 18: 17-29.
2. Ballesta, FJ (2017). Nogle bioetiske overvejelser i relation til eksistensen af ​​tilfælde af mennesker med komplet tetraploidi eller triploidi, født i live. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Castro, S., & Loureiro, J. (2014). Reproduktionens rolle i polyploide planternes oprindelse og udvikling. Ecosistemas Magazine, 23 (3), 67-77.
4. Freeman, S og Herron, JC (2002). Evolutionsanalyse. Pearson Uddannelse.
5. Hichins, CFI (2010). Genetisk og geografisk oprindelse af den tetraploide gnaver Tympanoctomys barriere (Octodontidae), baseret på analysen af ​​mitokondrielle cytochrome b-sekvenser (doktorafhandling, Institut for Økologi).
6. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrerede zoologiske principper. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., & Quiñones Maza, O. (1999). Diploid-tetraploid myxoloidy: første rapport i vores omgivelser. Cuban Journal of Pediatrics, 71 (3), 168-173.
8. Schifino-Wittmann, MT (2004). Polyploidy og dens indflydelse på vilde og kultiverede planternes oprindelse og udvikling. Brasiliansk tidsskrift for agrociencia, 10 (2): 151-157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Introduktion til genetisk analyse. McGraw-Hill Interamericana. 4 ^th Edition.