POLYPLOIDY: TYPER, I DJUR, HOS MÄNNISKOR, I VÄXTER - BIOLOGI - 2025

Den polyploidi är en typ av genetisk mutation är tillägget av ett fullt komplement (kompletta uppsättningar) av kromosomer till cellkärnan, bildar homologa par. Denna typ av kromosomal mutation är den vanligaste av euploidierna och kännetecknas av att kroppen bär tre eller fler kompletta uppsättningar kromosomer.

En organisme (vanligtvis diploid = 2n) betraktas som polyploid när den förvärvar en eller flera kompletta uppsättningar kromosomer. Till skillnad från punktmutationer, kromosomala inversioner och duplikationer är denna process i stor skala, det vill säga den sker på kompletta uppsättningar av kromosomer.

Källa: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivativt arbete: Ehamberg

I stället för att vara haploid (n) eller diploid (2n), kan en polyploid organisme vara tetraploid (4n), oktoploid (8n) eller högre. Denna mutationsprocess är ganska vanlig hos växter och är sällsynt hos djur. Denna mekanism kan öka den genetiska variationen i stillsamma organismer som inte kan röra sig.

Polyploidy är av stor betydelse i evolutionära termer i vissa biologiska grupper, där den utgör en ofta mekanism för generering av nya arter eftersom kromosombelastning är ett ärftligt tillstånd.

När uppstår polyploidi?

Chromosomantalstörningar kan uppstå både i naturen och i laboratoriebaserade populationer. De kan också induceras med mutagena medel såsom kolchicin. Trots meiosens otroliga precision existerar kromosomavvikelser och är vanligare än man skulle kunna tro.

Polyploidy uppstår som ett resultat av vissa förändringar som kan uppstå under meios, antingen i den första meiotiska uppdelningen eller under profas, där homologa kromosomer är arrangerade i par för att bilda tetrader och en nondisjunktion av den senare inträffar under anafas I.

Utseende av nya arter

Polyploidy är viktigt eftersom det är en utgångspunkt för att komma från nya arter. Detta fenomen är en viktig källa till genetisk variation, eftersom det ger upphov till hundratals eller tusentals duplicerade loci som lämnas fria för att få nya funktioner.

I växter är det särskilt viktigt och ganska utbrett. Det uppskattas att mer än 50% av blommande växter har sitt ursprung i polyploidy.

I de flesta fall skiljer sig polyploider fysiologiskt från de ursprungliga arterna och på grund av detta kan de kolonisera miljöer med nya egenskaper. Många viktiga arter inom jordbruket (inklusive vete) är polyploider av hybrid ursprung.

Typer av polyploidi

Polyploidier kan klassificeras enligt antalet kompletta kromosomuppsättningar som finns i cellkärnan.

I denna mening är en organisme som innehåller "tre" uppsättningar av kromosomer "triploid", "tetraploid" om den innehåller 4 uppsättningar av kromosomer, pentaploid (5 uppsättningar), hexaploidae (6 uppsättningar), heptaploid (sju uppsättningar), octoploid (åtta uppsättningar) spel), nonaploidae (nio spel), decaploid (10 spel) och så vidare.

Å andra sidan kan polyploidier också klassificeras beroende på ursprunget till kromosomala utrymmen. I denna idéordning kan en organism vara: autopolyploid eller allopolyploid.

En autopolyploid innehåller flera uppsättningar homologa kromosomer härledda från samma individ eller från en individ som tillhör samma art. I detta fall bildas polyploider av föreningen av icke-reducerade gameter av genetiskt kompatibla organismer som är katalogiserade som samma art.

En allopolyploid är den organismen som innehåller icke-homologa uppsättningar kromosomer på grund av hybridisering mellan olika arter. I detta fall inträffar polyploidy efter hybridisering mellan två relaterade arter.

Polyploidi hos djur

Polyploidy är sällsynt eller sällan hos djur. Den mest utbredda hypotesen som förklarar den låga frekvensen för polyploida arter hos högre djur är att deras komplexa mekanismer för könsbestämning beror på en mycket känslig balans i antalet sexkromosomer och autosomer.

Denna idé har bibehållits trots att det samlats bevis från djur som finns som polyploider. Det observeras vanligtvis i lägre djurgrupper som maskar och ett stort antal plattmaskar, där individer vanligtvis har både manliga och kvinnliga gonader, vilket underlättar självbefruktning.

Arter med det senare tillståndet kallas självkompatibla hermafroditer. Å andra sidan kan det också förekomma i andra grupper vars kvinnor kan ge avkomma utan befruktning, genom en process som kallas parthenogenes (vilket inte innebär en normal meiotisk sexuell cykel)

Under parthenogenes produceras avkommor i princip genom mitotisk uppdelning av förälderceller. Detta inkluderar många arter av ryggradslösa djur som skalbaggar, isopoder, mullar, räkor, olika grupper av araknider och vissa arter av fisk, paddor och reptiler.

Till skillnad från växter är speciation genom polyploidy en exceptionell händelse hos djur.

Exempel på djur

Tympanoctomys barriere gnagare är en tetraploid art som har 102 kromosomer per somatisk cell. Det har också en "gigantisk" effekt på din spermier. Denna allopolyploida art har troligen sitt ursprung i förekomsten av flera hybridiseringshändelser hos andra gnagararter såsom Octomys mimax och Pipanacoctomys aureus.

Polyploidi hos människor

Polyploidi är ovanligt hos ryggradsdjur och anses vara irrelevant vid diversifiering av grupper som däggdjur (i motsats till växter) på grund av störningar som uppstår i könsbestämningssystemet och doskompensationsmekanismen.

Uppskattningsvis fem av varje 1000 människor föds med allvarliga genetiska defekter hänförliga till kromosomavvikelser. Ännu fler embryon med kromosomala defekter missfall, och många fler kommer aldrig till födelse.

Kromosomala polyploider anses vara dödliga hos människor. I somatiska celler, såsom hepatocyter, är emellertid cirka 50% av dessa vanligtvis polyploid (tetraploid eller oktaploid).

De oftast upptäckta polyploidierna i våra arter är kompletta triploidier och tetraploider, samt diploid / triploid (2n / 3n) och diploid / tetraploid (2n / 4n) mixoploider.

I det senare existerar en population av normala diploida celler (2n) med en annan som har 3 eller fler haploida multipler av kromosomer, till exempel: triploid (3n) eller tetraploid (4n).

Triploidies och tetraplodia hos människor är inte livskraftiga på lång sikt. Dödsfall vid födseln eller till och med några dagar efter födseln har i de flesta fall rapporterats, varierande från mindre än en månad till högst 26 månader.

Polyploidi i växter

Förekomsten av mer än ett genom i samma kärna har spelat en viktig roll i växternas ursprung och utveckling, eftersom det kanske är den viktigaste cytogenetiska förändringen i växtspecifikation och evolution. Växter var porten till kunskapen om celler med mer än två uppsättningar kromosomer per cell.

Från början av kromosomräkningen observerades att en stor variation av vilda och odlade växter (inklusive några av de viktigaste) är polyploid. Nästan hälften av de kända arter av angiosperms (blommande växter) är polyploid, likaså de flesta ormbunkar (95%) och en mängd olika mossor.

Förekomsten av polyploidi i gymnospermväxter är sällsynt och mycket varierande i grupper av angiospermer. I allmänhet har det påpekats att polyploida växter är mycket anpassningsbara, eftersom de kan ockupera livsmiljöer som deras diploida förfäder inte kunde. Vidare ackumulerar polyploida växter med mer genomiska kopior större "variationer".

Inom växter spelade kanske allopolyploiderna (vanligast i naturen) en grundläggande roll i speciering och adaptiv strålning för många grupper.

Förbättring av trädgården

I växter kan polyploidi komma från flera olika fenomen, kanske de vanligaste är fel under meiosprocessen som ger upphov till diploida gameter.

Mer än 40% av de odlade växterna är polyploid, däribland lucerna, bomull, potatis, kaffe, jordgubbar, vete bland andra, utan ett samband mellan tämjning och polyploidi av växterna.

Sedan colchicine implementerades som ett medel för att inducera polyploidi, har det använts i grödor av i princip tre skäl:

-För att generera polyploidi i vissa viktiga arter, som ett försök att få bättre växter, eftersom det i polyploider vanligtvis finns en fenotyp där det finns en märkbar tillväxt av "gigabyte" på grund av det större antalet celler. Detta har möjliggjort betydande framsteg inom trädgårdsodling och inom området växtgenetisk förbättring.

-För polyploidisering av hybrider och för att återfå fertiliteten på ett sådant sätt att vissa arter omarbetas eller syntetiseras.

Och slutligen, som ett sätt att överföra gener mellan arter med olika grader av plötsel eller inom samma art.

Exempel på växter

Inom växter är en naturlig polyploid av stor betydelse och särskilt intressant brödvete, Triticum aestibum (hexaploid). Tillsammans med råg byggdes avsiktligt en polyploid kallad ”Triticale”, en allopolyploid med hög produktivitet för vete och rågens robusthet, som har stor potential.

Vete inom odlade växter har varit anmärkningsvärt viktigt. Det finns 14 arter av vete som har utvecklats genom allopolyploidi, och de bildar tre grupper, en av 14, en annan av 28 och en sista av 42 kromosomer. Den första gruppen inkluderar de äldsta arterna av släktet T. monococcum och T. boeoticum.

Den andra gruppen består av 7 arter och härstammar uppenbarligen från hybridiseringen av T. boeoticum med en art av vildgräs från ett annat släkt som kallas Aegilops. Korsningen ger en kraftig steril hybrid som genom kromosomdubbling kan resultera i en bördig allotetraploid.

Den tredje gruppen med 42 kromosomer är där brödvete är beläget, som troligen har sitt ursprung genom hybridisering av en tertraploid art med en annan art av Aegilops följt av en duplikering av det kromosomala komplementet.

referenser

1. Alcántar, JP (2014). Polyploidy och dess evolutionära betydelse. Problembrist och teknik, 18: 17-29.
2. Ballesta, FJ (2017). Vissa bioetiska överväganden i förhållande till förekomsten av fall av människor med fullständig tetraploidi eller triploidy, född levande. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Castro, S., & Loureiro, J. (2014). Reproduktionens roll i ursprung och utveckling av polyploida växter. Ecosistemas Magazine, 23 (3), 67-77.
4. Freeman, S och Herron, JC (2002). Evolutionsanalys. Pearson Education.
5. Hichins, CFI (2010). Genetiskt och geografiskt ursprung för den tetraploida gnagaren Tympanoctomys barriere (Octodontidae), baserat på analysen av mitokondriella cytokrom b-sekvenser (doktorsavhandling, Institute of Ecology).
6. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrerade principer för zoologi. New York: McGraw-Hill. 14: ^e upplagan.
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., & Quiñones Maza, O. (1999). Diploid-tetraploid myxoloidy: första rapporten i vår miljö. Cuban Journal of Pediatrics, 71 (3), 168-173.
8. Schifino-Wittmann, MT (2004). Polyploidy och dess påverkan på ursprung och utveckling av vilda och odlade växter. Brasiliansk tidning för agrociencia, 10 (2): 151-157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Introduktion till genetisk analys. McGraw-Hill Interamericana. 4: ^e upplagan.