ПОЛИПЛОИДИЯ: ТИПЫ, У ЖИВОТНЫХ, У ЛЮДЕЙ, У РАСТЕНИЙ. - БИОЛОГИЯ - 2025

Полиплоидии представляет собой тип генетической мутации является добавление в полном составе (комплекты) хромосом в клеточном ядре, образуя гомологичных пар. Этот тип хромосомной мутации является наиболее распространенным среди эуплоидий и характеризуется тем, что в организме содержится три или более полных набора хромосом.

Организм (обычно диплоид = 2n) считается полиплоидным, если он приобретает один или несколько полных наборов хромосом. В отличие от точечных мутаций, хромосомных инверсий и дупликаций, этот процесс является крупномасштабным, то есть происходит на полных наборах хромосом.

Источник: Haploid_vs_diploid.svg: Ehamberg, производная работа: Ehamberg

Вместо гаплоида (n) или диплоида (2n) полиплоидный организм может быть тетраплоидом (4n), октоплоидом (8n) или более высоким. Этот процесс мутации довольно часто встречается у растений и редко встречается у животных. Этот механизм может увеличить генетическую изменчивость сидячих организмов, которые не могут перемещаться.

Полиплоидия имеет большое значение с точки зрения эволюции в определенных биологических группах, где она представляет собой частый механизм для генерации новых видов, поскольку хромосомная нагрузка является наследственным заболеванием.

Когда возникает полиплоидия?

Нарушения числа хромосом могут возникать как в природе, так и в лабораторно установленных популяциях. Их также можно индуцировать мутагенными агентами, такими как колхицин. Несмотря на невероятную точность мейоза, хромосомные аберрации случаются и встречаются чаще, чем можно было бы подумать.

Полиплоидия возникает в результате некоторых изменений, которые могут произойти во время мейоза либо в первом мейотическом делении, либо во время профазы, когда гомологичные хромосомы организованы парами, образуя тетрады, а нерасхождение последних происходит во время анафаза I.

Появление новых видов

Полиплоидия важна, так как это отправная точка для возникновения новых видов. Этот феномен является важным источником генетической изменчивости, поскольку он приводит к появлению сотен или тысяч дублирующих локусов, которые остаются свободными для получения новых функций.

В растениях это особенно важно и довольно широко распространено. Подсчитано, что более 50% цветковых растений произошли от полиплоидии.

В большинстве случаев полиплоиды физиологически отличаются от исходных видов и благодаря этому могут колонизировать среду с новыми характеристиками. Многие важные виды в сельском хозяйстве (включая пшеницу) представляют собой полиплоиды гибридного происхождения.

Типы полиплоидии

Полиплоидии можно классифицировать по количеству полных хромосомных наборов, присутствующих в ядре клетки.

В этом смысле организм, содержащий «три» набора хромосом, является «триплоидным», «тетраплоидным», если он содержит 4 набора хромосом, пентаплоид (5 наборов), гексаплоид (6 наборов), гептаплоид (семь наборов), октоплоид (восемь наборов). игры), nonaploidae (девять игр), декаплоидные (10 игр) и т. д.

С другой стороны, полиплоидии также можно классифицировать по происхождению хромосомных данных. В этом порядке представлений организм может быть автополиплоидным или аллополиплоидным.

Автополиплоид содержит несколько наборов гомологичных хромосом, полученных от одного и того же человека или от человека, принадлежащего к одному виду. В этом случае полиплоиды образуются путем объединения невосстановленных гамет генетически совместимых организмов, занесенных в каталог как один и тот же вид.

Аллополиплоид - это тот организм, который содержит негомологичные наборы хромосом из-за гибридизации между разными видами. В этом случае полиплоидия возникает после гибридизации между двумя родственными видами.

Полиплоидия у животных

Полиплоидия у животных встречается редко. Наиболее распространенная гипотеза, объясняющая низкую встречаемость полиплоидных видов у высших животных, заключается в том, что их сложные механизмы определения пола зависят от очень тонкого баланса количества половых хромосом и аутосом.

Эта идея была поддержана, несмотря на накопление доказательств от животных, которые существуют как полиплоиды. Обычно это наблюдается у низших групп животных, таких как черви и широкий спектр плоских червей, у которых обычно есть гонады мужских и женских особей, что способствует самооплодотворению.

Виды с последним состоянием называются самосовместимыми гермафродитами. С другой стороны, это также может происходить в других группах, самки которых могут давать потомство без оплодотворения, посредством процесса, называемого партеногенезом (который не подразумевает нормальный мейотический половой цикл).

Во время партеногенеза потомство в основном производится путем митотического деления родительских клеток. Сюда входят многие виды беспозвоночных, такие как жуки, равноноги, мотыльки, креветки, различные группы паукообразных, а также некоторые виды рыб, амфибий и рептилий.

В отличие от растений, видообразование посредством полиплоидии - исключительное явление для животных.

Примеры на животных

Грызун Tympanoctomys barriere - это тетраплоидный вид, который имеет 102 хромосомы на соматическую клетку. Это также оказывает «гигантский» эффект на вашу сперму. Этот аллополиплоидный вид, вероятно, возник в результате нескольких событий гибридизации других видов грызунов, таких как Octomys mimax и Pipanacoctomys aureus.

Полиплоидия у человека

Полиплоидия редко встречается у позвоночных и считается неуместной для диверсификации таких групп, как млекопитающие (в отличие от растений) из-за сбоев в системе определения пола и механизме компенсации дозы.

По оценкам, пять из каждых 1000 человек рождаются с серьезными генетическими дефектами, связанными с хромосомными аномалиями. Еще больше эмбрионов с хромосомными дефектами терпят выкидыш, а еще многие так и не доживают до рождения.

Хромосомные полиплоидии считаются летальными для человека. Однако в соматических клетках, таких как гепатоциты, около 50% из них обычно полиплоидные (тетраплоидные или октаплоидные).

Наиболее часто обнаруживаемые полиплоидии у нашего вида - это полные триплоидии и тетраплоидии, а также диплоидные / триплоидные (2n / 3n) и диплоидные / тетраплоидные (2n / 4n) миксоплоиды.

В последнем случае популяция нормальных диплоидных клеток (2n) сосуществует с другой популяцией, которая имеет 3 или более гаплоидных кратных хромосом, например: триплоид (3n) или тетраплоид (4n).

Триплоидии и тетраплодии у людей не жизнеспособны в долгосрочной перспективе. В большинстве случаев сообщалось о смерти при рождении или даже через несколько дней после рождения, от менее одного месяца до максимум 26 месяцев.

Полиплоидия у растений

Существование более чем одного генома в одном ядре сыграло важную роль в происхождении и эволюции растений, будучи, возможно, наиболее важным цитогенетическим изменением в видообразовании и эволюции растений. Растения были воротами к знаниям о клетках с более чем двумя наборами хромосом на клетку.

С самого начала подсчета хромосом было замечено, что большое количество диких и культурных растений (включая некоторые из наиболее важных) являются полиплоидными. Почти половина известных видов покрытосеменных (цветковых растений) полиплоидны, как и большинство папоротников (95%) и большое количество мхов.

Присутствие полиплоидии у голосеменных растений редко и сильно варьирует в группах покрытосеменных. В целом, было указано, что полиплоидные растения очень легко приспосабливаются, поскольку могут занимать места обитания, которые не могли быть у их диплоидных предков. Более того, полиплоидные растения с большим количеством геномных копий накапливают большую «изменчивость».

В пределах растений, возможно, аллополиплоиды (наиболее распространенные в природе) играли фундаментальную роль в видообразовании и адаптивной радиации многих групп.

Улучшение садоводства

У растений полиплоидия может возникать в результате нескольких различных явлений, возможно, наиболее частыми из которых являются ошибки в процессе мейоза, приводящие к образованию диплоидных гамет.

Более 40% культурных растений являются полиплоидными, среди них люцерна, хлопок, картофель, кофе, клубника, пшеница и другие, без связи между одомашниванием и полиплоидией растений.

Поскольку колхицин применялся как агент, вызывающий полиплоидию, он использовался в сельскохозяйственных культурах в основном по трем причинам:

-Для создания полиплоидии у некоторых важных видов, как попытка получить лучшие растения, поскольку у полиплоидов обычно есть фенотип, в котором наблюдается заметный рост «гигабайт» из-за большего количества клеток. Это позволило добиться заметных успехов в садоводстве и в области генетического улучшения растений.

-Для полиплоидизации гибридов и восстановления их фертильности таким образом, чтобы некоторые виды были переработаны или синтезированы.

-И, наконец, как способ передачи генов между видами с разной степенью плоидности или внутри одного и того же вида.

Примеры в растениях

Среди растений природный полиплоид, имеющий большое значение и особенно интересный, - это мягкая пшеница Triticum aestibum (гексаплоид). Наряду с рожью был намеренно построен полиплоид под названием «Тритикале», аллополиплоид с высокой урожайностью пшеницы и устойчивостью ржи, имеющей большой потенциал.

Пшеница в культурных растениях играет исключительно важную роль. Существует 14 видов пшеницы, которые эволюционировали путем аллополиплоидии, и они образуют три группы: одну из 14, другую из 28 и последнюю из 42 хромосом. В первую группу входят старейшие виды из рода T. monococcum и T. boeoticum.

Вторая группа состоит из 7 видов и, по-видимому, произошла от гибридизации T. boeoticum с дикими травами из другого рода под названием Aegilops. Скрещивание дает сильный стерильный гибрид, который в результате дупликации хромосом может привести к фертильному аллотетраплоиду.

Третья группа из 42 хромосом - это место, где расположена мягкая пшеница, которая, вероятно, возникла в результате гибридизации тертраплоидного вида с другим видом эгилопса с последующей дупликацией хромосомного набора.

Ссылки

1. Алькантар, JP (2014). Полиплоидия и ее эволюционное значение. Проблемы дефицита и технологии, 18: 17-29.
2. Баллеста, FJ (2017). Некоторые биоэтические соображения в отношении существования людей с полной тетраплоидией или триплоидией, рожденных живыми. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Кастро, С., Лоурейро, Дж. (2014). Роль воспроизводства в происхождении и эволюции полиплоидных растений. Журнал Ecosistemas, 23 (3), 67-77.
4. Фриман, С. и Херрон, Дж. К. (2002). Эволюционный анализ. Pearson Education.
5. Хичинс, CFI (2010). Генетическое и географическое происхождение тетраплоидного грызуна Tympanoctomys barriere (Octodontidae) на основе анализа последовательностей митохондриального цитохрома b (докторская диссертация, Институт экологии).
6. Хикман, К.П., Робертс, Л.С., Кин, С.Л., Ларсон, А., Айнсон, Х. и Эйзенхур, DJ (2008). Комплексные принципы зоологии. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 14- ^е издание.
7. Пиментель Бенитес, Х., Лантигуа Курц, А., и Киньонес Маза, О. (1999). Диплоидно-тетраплоидные миксолоиды: первое сообщение в наших условиях. Кубинский журнал педиатрии, 71 (3), 168-173.
8. Шифино-Виттманн, М.Т. (2004). Полиплоидия и ее влияние на происхождение и эволюцию диких и культурных растений. Бразильский журнал agrociencia, 10 (2): 151-157.
9. Сузуки, ДТ; Гриффитс, AJF; Миллер, Дж. Х. и Левонтин, Р. К. (1992). Введение в генетический анализ. McGraw-Hill Interamericana. 4- ^е издание.