POLIPLOIDIA: TÍPUSOK, ÁLLATOKBAN, EMBEREKBEN, NÖVÉNYEKBEN - BIOLÓGIA - 2025

A poliploidia egyfajta genetikai mutáció, amely a kromoszómák teljes komplementumának (komplett készletének) hozzáadását a sejtmagba homológ párokat képezi. Az ilyen típusú kromoszómális mutáció a leggyakoribb az euploidiaiból, és az jellemzi, hogy a test három vagy több teljes kromoszómakészletet hordoz.

Egy szervezetet (általában diploid = 2n) akkor tekintünk poliploidnak, ha egy vagy több teljes kromoszómakészletet szerez. A pontmutációkkal, a kromoszómális inverziókkal és a duplikációkkal ellentétben ez a folyamat nagy léptékű, vagyis a teljes kromoszómakészletben fordul elő.

Forrás: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivatív munka: Ehamberg

Ahelyett, hogy haploid (n) vagy diploid (2n), egy poliploid szervezet lehet tetraploid (4n), oktoploid (8n) vagy annál nagyobb. Ez a mutációs folyamat meglehetősen gyakori a növényekben, és ritka az állatokban. Ez a mechanizmus növeli a genetikai változékonyságot olyan ülő szervezetekben, amelyek nem képesek mozgni.

A poliploidia evolúciós szempontból nagy jelentőséggel bír bizonyos biológiai csoportokban, ahol az új fajok létrehozásának gyakori mechanizmusa, mivel a kromoszómális terhelés örökölhető állapot.

Mikor fordul elő poliploidia?

A kromoszóma-zavarok előfordulhatnak mind a természetben, mind a laboratóriumokban létrehozott populációkban. Mutagén ágensekkel, például kolchicinnel indukálhatók. A meiozis hihetetlen pontossága ellenére a kromoszóma rendellenességek fordulnak elő, és gyakoribbak, mint gondolnánk.

A poliploidia olyan változások eredményeként alakul ki, amelyek meiosis során fordulhatnak elő, akár az első meiotikus megosztásban, akár a fázisban, amikor a homológ kromoszómák párokba vannak elrendezve, hogy tetradekat képezzenek, és az utóbbi nem különbözik egymástól a I. anafázis

Új fajok megjelenése

A poliploidia fontos, mivel kiindulási pont az új fajok származására. Ez a jelenség a genetikai variáció fontos forrása, mivel több száz vagy ezer párhuzamos lókuszt eredményez, amelyeket szabadon hagyhatnak új funkciók megszerzésére.

A növényekben ez különösen fontos és meglehetősen elterjedt. Becslések szerint a virágos növények több mint 50% -a poliploidia származik.

A legtöbb esetben a poliploidok fiziológiailag különböznek az eredeti fajoktól, és emiatt új tulajdonságokkal rendelkező környezetet képesek kolonizálni. A mezőgazdaságban számos fontos faj (beleértve a búzát is) a hibrid eredetű poliploidok.

A poliploidia típusai

A poliploidiakat a sejtmagban jelen lévő teljes kromoszómakészletek száma szerint lehet osztályozni.

Ebben az értelemben egy olyan organizmus, amely "három" kromoszómakészletet tartalmaz, "triploid", "tetraploid", ha 4 kromoszómakészletet tartalmaz, pentaploid (5 készlet), hexaploidae (6 készlet), heptaploid (hét készlet), oktoploid (nyolc) játékok), nonaploidae (kilenc játék), decaploid (10 játék) és így tovább.

Másrészt a poliploidiakat a kromoszómális adottságok eredete szerint is lehet besorolni. Ebben az ötletrendben egy organizmus lehet: autopoliploid vagy allopoliploid.

Az autopoliploid számos homológ kromoszómakészletet tartalmaz ugyanabból az egyedből vagy ugyanazon fajhoz tartozó egyéntől. Ebben az esetben a poliploidokat a genetikailag összeférhető szervezetek nem redukált ivarsejtjeinek egyesítése képezi, amelyeket ugyanazon fajként katalogizálnak.

Az allopoliploid az a szervezet, amely nem homológ kromoszómakészleteket tartalmaz a különféle fajok közötti hibridizáció miatt. Ebben az esetben a poliploidia két rokon faj hibridizációja után következik be.

Poliploidia állatokban

Az állatokban a poliploidia ritka vagy ritka. A legszélesebb körben elterjedt hipotézis, amely magasabb állatokban magyarázza a poliploid fajok alacsony gyakoriságát, az, hogy komplex nemi meghatározási mechanizmusuk a nemi kromoszómák és az autoszómák számának nagyon finom egyensúlyától függ.

Ezt az elképzelést betartották annak ellenére, hogy poliploidként létező állatokból származó bizonyítékok halmozódtak fel. Általában alacsonyabb állatcsoportokban, például férgekben és laposférgek sokféle változatában figyelhető meg, ahol az egyének általában hím és nőivarú gondekkal is rendelkeznek, megkönnyítve az önmegtermékenyülést.

Az utóbbi állapotú fajokat önkompatibilis hermafroditáknak nevezzük. Másrészt előfordulhat más olyan csoportokban is, amelyek nőstényei megtermékenyítés nélkül adhatnak utódokat a partenogenezisnek nevezett folyamat révén (amely nem jelenti a normális meiotikus szexuális ciklust)

A partenogenezis során az utódokat alapvetően a szülő sejtek mitotikus megosztásával állítják elő. Ez magában foglalja a gerinctelen fajok sokaságát, mint például a bogarak, az izopodák, a lepkék, a garnélarák, a pókféle különféle csoportjai, valamint egyes halfajok, kétéltűek és hüllők.

A növényekkel ellentétben a poliploidia révén történő specifikáció kivételes esemény az állatokban.

Példák állatokra

A Tympanoctomys barriere rágcsáló egy tetraploid faj, amelynek szomatikus sejtben 102 kromoszóma van. Ez "óriási" hatással van a spermájára. Ez az allopoliploid faj valószínűleg más rágcsáló fajok számos hibridizációs eseményének, például az Octomys mimax és a Pipanacoctomys aureus hibridizációjának a következménye.

Poliploidia emberben

A poliploidia ritka a gerinces állatokon, és irrelevánsnak tekintik az olyan csoportok diverzifikációját, mint emlősök (szemben a növényekkel) a nemi meghatározási rendszerben és a dóziskompenzációs mechanizmusban bekövetkező zavarok miatt.

Becslések szerint minden 1000 ember közül öt súlyos genetikai defektusokkal születik, amelyek a kromoszóma rendellenességeknek tulajdoníthatók. Még több, a kromoszomális hiányosságú embriót elveszíti, és sok más soha nem hozza meg születéséig.

A kromoszómális poliploidákat halálosnak tekintik az emberekben. Szomatikus sejtekben, például hepatocitákban ezeknek körülbelül 50% -a általában poliploid (tetraploid vagy oktaploid).

Fajainkban a leggyakrabban kimutatott poliploidia a teljes triploidia és tetraploidia, valamint a diploid / triploid (2n / 3n) és a diploid / tetraploid (2n / 4n) mixoploid.

Az utóbbiban a normál (2n) diploid sejtek populációja egyidejűleg létezik, ahol a kromoszómák legalább 3 vagy több haploid sokszorúja van, például: triploid (3n) vagy tetraploid (4n).

A triploidia és a tetraplodia az emberekben hosszú távon nem életképes. A legtöbb esetben születéskor vagy akár néhány nappal a halálról számoltak be, kevesebb mint egy hónap és legfeljebb 26 hónap között.

Poliploidia növényekben

Az egyazon magban egynél több genom fontos szerepet játszott a növények eredetében és fejlődésében, mivel a növény specifikációjában és evolúciójában talán a legfontosabb citogenetikai változás. A növények voltak kapuk a sejtek megismeréséhez, amelyekben sejtönként több mint két kromoszómakészlet található.

A kromoszómális szám kezdete óta megfigyelték, hogy a vadon élő és termesztett növények nagy választéka (ideértve a legfontosabbokat is) poliploidok. Az ismert palánták (virágos növények) fajainak csaknem fele poliploid, hasonlóan a legtöbb páfránynak (95%) és a mohák széles választéka.

A poliploidia jelenléte a gymnosperm növényekben ritka, és nagyon változó az angiosperms csoportokban. Általában rámutattak arra, hogy a poliploid növények rendkívül alkalmazkodóképességűek, és olyan élőhelyeket képesek elfoglalni, amelyeket diploid őseik nem tudtak. Ezenkívül a több genomikus másolatú poliploid növények nagyobb „variabilitást” halmoznak fel.

A növényeken belül talán az allopoliploidok (a természetben leggyakoribbok) alapvető szerepet játszottak sok csoport specifikációjában és adaptív sugárzásában.

Kertészeti fejlesztés

A növényekben a poliploidia számos különféle jelenségből származhat, amelyek talán a leggyakoribbak a meiozis folyamat során fellépő hibák, amelyek diploid ivarsejteket eredményeznek.

A termesztett növények több mint 40% -a poliploid, köztük lucerna, pamut, burgonya, kávé, eper, búza, anélkül, hogy kapcsolat lenne a növények háziasítása és poliploidia között.

Mivel a kolchicint a poliploidia kiváltására szolgáló szerként alkalmazták, alapvetően három okból használják a növényekben:

-A poliploidia előállítása bizonyos fontos fajokban, mint jobb növények megszerzésének kísérlete, mivel a poliploidokban általában egy olyan fenotípus van, amelyben „gigabájt” számottevő növekedése következik be, mivel nagyobb a sejtek száma. Ez jelentős előrelépéseket tett lehetővé a kertészetben és a növénygenetika fejlesztésében.

-A hibridek poliploidizációjához, és annak érdekében, hogy visszanyerjék a termékenységet oly módon, hogy egyes fajokat újraterveznek vagy szintetizálnak.

- És végül, a gének átváltásának módjaként a különböző ploidiságú fajok között vagy ugyanazon fajon belül.

Példák növényekre

A növényekben nagy jelentőségű és különösen érdekes természetes poliploid a kenyérbúza, a Triticum aestibum (hexaploid). A rozs mellett egy „tritikálé” elnevezésű poliploidot építettek szándékosan, amely a búza magas termelékenységével és a rozs robusztus képességével rendelkező, nagy potenciállal rendelkező allopoliploid.

A búza a megművelt növényekben rendkívül fontos. 14 olyan búzafaj van, amelyek allopoliploidia útján fejlődtek ki, és három csoportot alkotnak: az egyik a 14, a másik a 28 és az utolsó a 42 kromoszóma. Az első csoportba a T. monococcum és a T. boeoticum nemzetség legidősebb fajai tartoznak.

A második csoport 7 fajból áll, és úgy tűnik, hogy a T. boeoticum hibridizációjából származik egy másik, Aegilops nevű nemzetséghez tartozó vad fűfajjal. A keresztezés során erőteljes steril hibrid keletkezik, amely a kromoszóma duplikáción keresztül termékeny allotetraploidot eredményezhet.

A 42 kromoszóma harmadik csoportjában a kenyérbúza található, amely valószínűleg egy tertraploid faj hibridizációjával származik egy másik Aegilops fajjal, amelyet a kromoszomális komplement megduplázása követ.

Irodalom

1. Alcántar, JP (2014). A poliploidia és evolúciós fontossága. Issues deficit and Technology, 18: 17-29.
2. Ballesta, FJ (2017). Néhány bioetikai megfontolás a teljes tetraploidia vagy triploidia emberi lények létezésével kapcsolatban, életben született. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Castro, S. és Loureiro, J. (2014). A szaporodás szerepe a poliploid növények eredetében és fejlődésében. Ecosistemas Magazine, 23 (3), 67-77.
4. Freeman, S. és Herron, JC (2002). Evolúciós elemzés. Pearson oktatás.
5. Hichins, CFI (2010). A tetraploid rágcsáló Tympanoctomys barriere (Octodontidae) genetikai és földrajzi eredete a mitokondriális citokróm b szekvenciák elemzésén alapul (doktori disszertáció, Ökológiai Intézet).
6. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. és Eisenhour, DJ (2008). Az állattan integrált alapelvei. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., és Quiñones Maza, O. (1999). Diploid-tetraploid myxoloidy: első jelentés a mi környezetünkben. Cuban Journal of Pediatrics, 71 (3), 168-173.
8. Schifino-Wittmann, MT (2004). A poliploidia és annak hatása a vadon és termesztett növények eredetére és fejlődésére. Brazília agrociencia magazin, 10 (2): 151-157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Bevezetés a genetikai elemzésbe. McGraw-Hill Interamericana. 4 ^th Edition.