КАКВО ПРЕДСТАВЛЯВАТ ХАПЛОИДНИТЕ КЛЕТКИ? - БИОЛОГИЯ - 2025

А хаплоидната клетка е клетка, която има геном се състои от един основен набор от хромозоми. Следователно хаплоидните клетки имат геномно съдържание, което наричаме базово зареждане „n“. Този основен набор от хромозоми е типичен за всеки вид.

Хаплоидното състояние не е свързано с броя на хромозомите, а с броя на набора от хромозоми, който представлява генома на вида. Тоест основното му натоварване или брой.

С други думи, ако броят на хромозомите, съставляващи генома на даден вид, е дванадесет, това е неговото основно число. Ако клетките на този хипотетичен организъм имат дванадесет хромозоми (тоест с базово число една), тази клетка е хаплоидна.

Ако има два пълни множества (тоест 2 X 12), той е диплоиден. Ако имате три, това е триплоидна клетка, която трябва да съдържа общо около 36 хромозоми, получени от 3 пълни групи от тях.

В повечето, ако не във всички прокариотни клетки, геномът е представен от една молекула ДНК. Въпреки че репликацията със забавено деление може да доведе до частична диплоидия, прокариотите са едноклетъчни и хаплоидни.

По принцип те също са едномолекулен геном. Тоест с геном, представен от една молекула ДНК. Някои еукариотни организми също са едномолекулни геноми, въпреки че могат да бъдат и диплоидни.

Повечето обаче имат геном, разделен на различни ДНК молекули (хромозоми). Пълният набор от ваши хромозоми съдържа цялостта на вашия конкретен геном.

Хаплоидия в еукариоти

В еукариотните организми можем да открием по-разнообразни и сложни ситуации по отношение на техния плахист. В зависимост от жизнения цикъл на организма се натъкваме например на случаи, при които многоклетъчните еукариоти могат да бъдат диплоидни в един момент от живота си и хаплоидни в друг.

При един и същи вид може също така някои хора да са диплоидни, докато други да са хаплоидни. И накрая, най-често срещаният случай е, че един и същ организъм произвежда както диплоидни клетки, така и хаплоидни клетки.

Хаплоидните клетки възникват чрез митоза или мейоза, но могат да претърпят само митоза. Тоест, една хаплоидна 'n' клетка може да се раздели, за да породи две хаплоидни 'n' клетки (митоза).

От друга страна, диплоидните '2n' клетки също могат да доведат до четири хаплоидни 'n' клетки (мейоза). Но никога няма да е възможно хаплоидната клетка да се раздели чрез мейоза, тъй като по биологично определение мейозата предполага деление с намаляване на основния брой хромозоми.

Очевидно е, че клетка с базов номер едно (т.е. хаплоидна) не може да претърпи редукционни деления, тъй като няма такова нещо като клетки с частични фракции на генома.

Случаят с много растения

Повечето растения имат жизнен цикъл, характеризиращ се с това, което се нарича редуване на поколения. Тези поколения, които се редуват в живота на растението, са поколението на спорофитите ('2n') и геметофитното поколение ('n').

Когато възникне сливане на 'n' гамети, което поражда диплоидна '2n' зигота, се получава първата клетка спорофит. Това ще бъде разделено последователно чрез митоза, докато растението достигне репродуктивния стадий.

Тук мейотичното деление на определена група от "2n" клетки ще породи набор от хаплоидни "n" клетки, които ще образуват така наречените гаметофити, мъже или жени.

Хаплоидните клетки на гаметофитите не са гамети. Напротив, по-късно те ще се разделят, за да създадат съответните мъжки или женски гамети, но чрез митоза.

Случаят с много животни

При животните правилото е, че мейозата е гаметична. Тоест, че гаметите се произвеждат чрез мейоза. Организмът, обикновено диплоиден, ще генерира набор от специализирани клетки, които вместо да се разделят с митоза, ще направят това чрез мейоза, и то терминално.

Тоест получените гамети представляват крайната дестинация на тази клетъчна линия. Има и изключения, разбира се.

При много насекоми, например, мъжките от вида са хаплоидни, защото са продукт на развитие чрез митотичен растеж на неоплодени яйца. Когато достигнат зряла възраст, те също ще произвеждат гамети, но чрез митоза.

Изгодно ли е да сте хаплоидни?

Хаплоидните клетки, които функционират като гамети, са материалната основа за генериране на променливост чрез сегрегация и рекомбинация.

Но ако не беше, защото сливането на две хаплоидни клетки прави възможно съществуването на тези, които не (диплоиди), ние бихме повярвали, че гаметите са само инструмент, а не самоцел.

Въпреки това има много организми, които са хаплоидни и не знаят за еволюционния или екологичния успех.

Бактерии и археи

Бактериите и археите например са тук отдавна, много преди диплоидните организми, включително многоклетъчните.

Те със сигурност разчитат много повече на мутацията, отколкото други процеси, за да генерират променливост. Но тази променливост е основно метаболитна.

Мутациите

В хаплоидна клетка резултатът от въздействието на всяка мутация ще бъде наблюдаван в едно поколение. Следователно, всяка мутация за или против може да бъде избрана много бързо.

Това допринася значително за ефективната адаптивност на тези организми. По този начин онова, което не е полезно за организма, може да се окаже полезно за изследователя, тъй като е много по-лесно да се направи генетика с хаплоидни организми.

Всъщност при хаплоидите фенотипът може да бъде пряко свързан с генотипа, по-лесно е да се генерират чисти линии и е по-лесно да се идентифицира ефектът от спонтанни и индуцирани мутации.

Еукариоти и диплоиди

От друга страна, в организмите, които са еукариотични и диплоидни, хаплоидията представлява перфектно оръжие за тестване за по-малко полезни мутации. Чрез генериране на гамеофит, който е хаплоиден, тези клетки ще изразят само еквивалент на единично геномно съдържание.

Тоест, клетките ще бъдат хемизиготни за всички гени. Ако клетъчната смърт произтича от това състояние, тази линия няма да допринесе за гамети поради митоза, като по този начин действа като филтър за нежелани мутации.

Подобно разсъждение може да се приложи и при мъжете, че те са хаплоидни при някои видове животни. Те също са хемизиготни за всички гени, които носят.

Ако те не оцелеят и не достигнат репродуктивна възраст, те няма да имат възможност да предадат тази генетична информация на бъдещите поколения. С други думи, става по-лесно да се елиминират по-малко функционалните геноми.

Препратки

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^-то издание). WW Norton & Company, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
2. Bessho, K., Iwasa, Y., Day, T. (2015) Еволюционното предимство на хаплоидните срещу диплоидните микроби в среда с бедни на хранителни вещества. Journal of Theoretical Biology, 383: 116-329.
3. Brooker, RJ (2017). Генетика: анализ и принципи. McGraw-Hill Висше образование, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
4. Goodenough, UW (1984) Генетика. WB Saunders Co. Ltd, Филаделфия, Пенсилвания, САЩ.
5. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Въведение в генетичния анализ (11 ^-то издание). Ню Йорк: WH Freeman, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
6. Li, Y., Shuai, L. (2017) Многостранно генетично средство: хаплоидни клетки. Изследване и терапия на стволови клетки, 8: 197. doi: 10.1186 / s13287-017-0657-4.