- Кога се появява полиплоидия?
- Поява на нови видове
- Видове полиплоидия
- Полиплоидия при животни
- Примери при животни
- Полиплоидия при хората
- Полиплоидия в растенията
- Подобряване на градинарството
- Примери в растения
- Препратки
В Полиплоидия е тип генетична мутация, е добавянето на пълен комплект (пълни комплекта) на хромозомите в ядрото на клетката, образувайки хомоложни двойки. Този тип хромозомни мутации са най-често срещаните от еуплоидите и се характеризират с това, че тялото носи три или повече пълни комплекта хромозоми.
Организмът (обикновено диплоид = 2n) се счита за полиплоиден, когато придобие един или повече пълни групи хромозоми. За разлика от точковите мутации, хромозомните инверсии и дублиранията, този процес е широкомащабен, тоест протича при пълни групи хромозоми.
Източник: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivative работа: Ehamberg
Вместо да бъде хаплоиден (n) или диплоиден (2n), полиплоидният организъм може да бъде тетраплоид (4n), октоплоид (8n) или по-голям. Този процес на мутация е доста често срещан при растенията и е рядък при животни. Този механизъм може да увеличи генетичната изменчивост при седалищни организми, които не са в състояние да се движат.
Полиплоидията е от голямо значение в еволюционно отношение в определени биологични групи, където представлява чест механизъм за генериране на нови видове, тъй като хромозомното натоварване е наследствено състояние.
Кога се появява полиплоидия?
Нарушенията на броя на хромозомите могат да се появят както в природата, така и в лабораторно установени популации. Те могат да бъдат индуцирани и с мутагенни агенти като колхицин. Въпреки невероятната точност на мейозата, хромозомните аберации се появяват и са по-чести, отколкото може да се мисли.
Полиплоидията възниква в резултат на някои изменения, които могат да възникнат по време на мейозата или в първото мейотично деление, или по време на профаза, при което хомоложни хромозоми се организират по двойки, за да образуват тетради и по време на появата на несъответствие на последната анафаза I.
Поява на нови видове
Полиплоидията е важна, тъй като е отправна точка за възникване на нови видове. Това явление е важен източник на генетични вариации, тъй като поражда стотици или хиляди дублиращи локуса, които са оставени свободни за получаване на нови функции.
В растенията е особено важно и доста широко разпространено. Изчислено е, че повече от 50% от цъфтящите растения са с произход от полиплоидия.
В повечето случаи полиплоидите се различават физиологично от първоначалните видове и поради това те могат да колонизират среди с нови характеристики. Много важни видове в селското стопанство (включително пшеницата) са полиплоиди с хибриден произход.
Видове полиплоидия
Полиплоидиите могат да бъдат класифицирани според броя на пълните хромозомни групи, присъстващи в клетъчното ядро.
В този смисъл организъм, който съдържа "три" набора от хромозоми, е "триплоид", "тетраплоид", ако съдържа 4 комплекта хромозоми, пентаплоид (5 комплекта), хексаплоиди (6 комплекта), хептаплоид (седем комплекта), октоплоид (осем игри), nonaploidae (девет игри), decaploid (10 игри) и т.н.
От друга страна, полиплоидиите също могат да бъдат класифицирани според произхода на хромозомните дарения. В този ред на идеи организмът може да бъде: автополиплоид или алополиплоид.
Автополиплоидът съдържа няколко набора от хомоложни хромозоми, получени от един и същ индивид или от индивид, принадлежащ към един и същи вид. В този случай полиплоидите се образуват от обединението на нередуцирани гамети на генетично съвместими организми, които са каталогизирани като един и същи вид.
Алополиплоид е този организъм, който съдържа нехомологични набори хромозоми, дължащи се на хибридизация между различни видове. В този случай полиплоидията възниква след хибридизация между два сродни вида.
Полиплоидия при животни
Полиплоидията е рядка или рядка при животни. Най-разпространената хипотеза, която обяснява ниската честота на полиплоидните видове при висшите животни, е, че техните сложни механизми за определяне на пола зависят от много деликатен баланс в броя на половите хромозоми и автозоми.
Тази идея се поддържа въпреки натрупването на доказателства от животни, които съществуват като полиплоиди. Обикновено се наблюдава при по-ниски животински групи като червеи и голямо разнообразие от плоски червеи, където индивидите обикновено имат както мъжки, така и женски полови жлези, улесняващи самооплождането.
Видовете с последното състояние се наричат самосъвместими хермафродити. От друга страна, той може да се появи и в други групи, чиито женски могат да дадат потомство без оплождане, чрез процес, наречен партеногенеза (който не предполага нормален мейотичен сексуален цикъл)
По време на партеногенезата потомството се получава основно чрез митотично деление на родителските клетки. Това включва много видове безгръбначни животни като бръмбари, изоподи, молци, скариди, различни групи паякообразни и някои видове риби, земноводни и влечуги.
За разлика от растенията, видовете чрез полиплоидия са изключително събитие при животните.
Примери при животни
Гризачът Tympanoctomys barriere е тетраплоиден вид, който има 102 хромозоми на соматична клетка. Освен това има "гигантски" ефект върху спермата ви. Този алополиплоиден вид вероятно произлиза от появата на няколко събития на хибридизация на други видове гризачи, като Octomys mimax и Pipanacoctomys aureus.
Полиплоидия при хората
Полиплоидията е рядка при гръбначните животни и се счита за неотносима при диверсификацията на групи като бозайници (за разлика от растенията) поради нарушения, възникващи в системата за определяне на пола и механизма за компенсация на дозата.
Приблизително пет от всеки 1000 човека се раждат със сериозни генетични дефекти, дължащи се на хромозомни аномалии. Още повече ембриони с хромозомни дефекти спонтанно абортират и много повече никога не го правят.
Хромозомните полиплоидии се считат за смъртоносни при хората. Въпреки това, в соматични клетки като хепатоцити около 50% от тях обикновено са полиплоидни (тетраплоидни или октаплоидни).
Най-често откритите полиплоидии при нашия вид са пълни триплоидии и тетраплоидии, както и диплоидни / триплоидни (2n / 3n) и диплоидни / тетраплоидни (2n / 4n) миксоплоиди.
В последното, популация от нормални диплоидни клетки (2n) съжителства с друга, която има 3 или повече хаплоидни множества хромозоми, например: триплоид (3n) или тетраплоид (4n).
Триплоидиите и тетраплодиите при хората не са жизнеспособни в дългосрочен план. Смърт при раждане или дори няколко дни след раждането се съобщава в повечето случаи, вариращи от по-малко от един месец до максимум 26 месеца.
Полиплоидия в растенията
Наличието на повече от един геном в едно и също ядро е играло важна роля за произхода и еволюцията на растенията, като е може би най-важното цитогенетично изменение в спецификацията и еволюцията на растенията. Растенията бяха вратата към познанието на клетките с повече от два набора хромозоми на клетка.
От началото на хромозомния брой се наблюдава, че голямо разнообразие от диви и култивирани растения (включително някои от най-важните) са полиплоидни. Почти половината от известните видове покритосеменни растения (цъфтящи растения) са полиплоидни, също повечето папрати (95%) и голямо разнообразие от мъхове.
Наличието на полиплоидия в растения с гимнастични растения е рядко и силно променливо в групите покритосеменни растения. Като цяло беше изтъкнато, че полиплоидните растения са силно адаптивни, като могат да заемат местообитания, които техните диплоидни предци не могат. Освен това полиплоидните растения с повече геномни копия натрупват по-голяма „променливост“.
В рамките на растенията може би алополиплоидите (най-често срещаните в природата) са играли основна роля в спецификацията и адаптивното излъчване на много групи.
Подобряване на градинарството
При растенията полиплоидията може да произхожда от няколко различни явления, като може би най-честите са грешки по време на процеса на мейоза, които пораждат диплоидни гамети.
Повече от 40% от култивираните растения са полиплоидни, сред които люцерна, памук, картофи, кафе, ягоди, пшеница и други, без връзка между опитомяването и полиплоидията на растенията.
Тъй като колхицинът е приложен като средство за индуциране на полиплоидия, той се използва в културните растения по три причини:
-За да се генерира полиплоидия при някои важни видове, като опит за получаване на по-добри растения, тъй като в полиплоидите обикновено има фенотип, при който има значителен растеж на „гигабайти“ поради факта, че има по-голям брой клетки. Това позволи забележителен напредък в градинарството и в областта на генетичното усъвършенстване на растенията.
-За полиплоидизация на хибридите и те възвръщат плодородието по такъв начин, че някои видове да бъдат преработени или синтезирани.
-И накрая, като начин за прехвърляне на гени между видове с различна степен на плойдност или в рамките на един и същи вид.
Примери в растения
В рамките на растенията естествен полиплоид с голямо значение и особено интересен е хлебната пшеница, Triticum aestibum (хексаплоид). Наред с ръж, нарочно е бил изграден полиплоид, наречен „Тритикале“, алополиплоид с висока продуктивност на пшеница и здравина на ръж, който има голям потенциал.
Пшеницата в култивираните растения е изключително важна. Има 14 вида пшеница, които са се развили чрез алополиплоидия и образуват три групи, една от 14, друга от 28 и последна от 42 хромозоми. Първата група включва най-старите видове от рода T. monococcum и T. boeoticum.
Втората група е съставена от 7 вида и очевидно произлиза от хибридизацията на T. boeoticum с вид дива билка от друг род, наречен Aegilops. Пресичането произвежда енергичен стерилен хибрид, който чрез дублиране на хромозоми може да доведе до плодороден алотетраплоид.
Третата група от 42 хромозоми е мястото, където се намира хлебната пшеница, която вероятно е възникнала чрез хибридизация на тертраплоиден вид с друг вид Aegilops, последвано от дублиране на хромозомния комплекс.
Препратки
- Алкантар, JP (2014). Полиплоидия и нейното еволюционно значение. Издава дефицит и технологии, 18: 17-29.
- Ballesta, FJ (2017). Някои биоетични съображения във връзка с съществуването на случаи на хора с пълна тетраплоидия или триплоидия, родени живи. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
- Castro, S., & Loureiro, J. (2014). Ролята на репродукцията в произхода и еволюцията на полиплоидните растения. Сп. "Екосистеми", 23 (3), 67-77.
- Freeman, S и Herron, JC (2002). Еволюционен анализ. Pearson Education.
- Хичинс, CFI (2010). Генетичен и географски произход на тетраплоидния гризач Tympanoctomys barriere (Octodontidae) въз основа на анализа на митохондриалните цитохромни b последователности (Докторска дисертация, Институт по екология).
- Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Интегрирани принципи на зоологията. Ню Йорк: McGraw-Hill. 14 -то издание.
- Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., & Quiñones Maza, O. (1999). Диплоидна тетраплоидна миксолоидия: първи доклад в нашата обстановка. Cuban Journal of Pediatrics, 71 (3), 168-173.
- Schifino-Wittmann, MT (2004). Полиплоидия и нейното въздействие върху произхода и развитието на дивите и култивирани растения. Бразилско списание за agrociencia, 10 (2): 151-157.
- Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Въведение в генетичния анализ. McGraw-Hill Interamericana. 4 -то издание.