POLIPLOĪDIJA: VEIDI DZĪVNIEKIEM, CILVĒKIEM, AUGIEM - BIOLOĢIJA - 2025

Poliploidālā ir no ģenētisku mutāciju veids ir papildus nokomplektēts (komplekti) hromosomas uz šūnas kodolā, veidojot homologu pārus. Šis hromosomu mutācijas veids ir visizplatītākais no euploīdijām, un to raksturo tas, ka ķermenis pārnēsā trīs vai vairākus pilnīgus hromosomu komplektus.

Organismu (parasti diploīdu = 2n) uzskata par poliploīdu, ja tas iegūst vienu vai vairākus pilnīgus hromosomu komplektus. Atšķirībā no punktu mutācijām, hromosomu inversijām un dublēšanās, šis process ir liela mēroga, tas ir, tas notiek pilnās hromosomu kopās.

Avots: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivative work: Ehamberg

Tā vietā, lai būtu haploīds (n) vai diploīds (2n), poliploīds organisms var būt tetraploīds (4n), oktoploīds (8n) vai lielāks. Šis mutācijas process ir diezgan izplatīts augos un reti sastopams dzīvniekiem. Šis mehānisms var palielināt ģenētisko mainīgumu sēdošos organismos, kuri nespēj pārvietoties.

Poliploīdijai evolūcijas izteiksmē ir liela nozīme dažās bioloģiskās grupās, kur tā ir biežs mehānisms jaunu sugu veidošanai, jo hromosomu slodze ir iedzimts apstāklis.

Kad notiek poliploīdija?

Hromosomu skaita traucējumi var rasties gan dabā, gan laboratorijās izveidotajās populācijās. Tos var izraisīt arī ar mutagēniem līdzekļiem, piemēram, kolhicīnu. Neskatoties uz meiozes neticamo precizitāti, hromosomu aberācijas notiek un ir biežākas, nekā varētu domāt.

Poliploīdija rodas dažu izmaiņu rezultātā, kas var rasties meiozes laikā vai nu pirmajā meiotiskajā dalījumā, vai arī fāzes laikā, kad homologās hromosomas tiek sakārtotas pa pāriem, veidojot tetradus, un pēdējās nedalās. I anafāze

Jaunu sugu izskats

Poliploīdija ir svarīga, jo tā ir sākumpunkts jaunu sugu radīšanai. Šī parādība ir svarīgs ģenētisko variāciju avots, jo tas rada simtiem vai tūkstošiem kopiju lokus, kas atstāti brīvi jaunu funkciju iegūšanai.

Augos tas ir īpaši svarīgs un diezgan izplatīts. Tiek lēsts, ka vairāk nekā 50% puķu stādu ir cēlušies no poliploīdijas.

Poliploīdi vairumā gadījumu fizioloģiski atšķiras no sākotnējām sugām, un tāpēc tie var kolonizēt vidi ar jaunām īpašībām. Daudzas svarīgas sugas lauksaimniecībā (ieskaitot kviešus) ir hibrīdas izcelsmes poliploīdi.

Poliploīdijas veidi

Poliploīdijas var klasificēt pēc pilnīgu hromosomu komplektu skaita, kas atrodas šūnas kodolā.

Šajā nozīmē organisms, kas satur "trīs" hromosomu kopas, ir "triploīds", "tetraploīds", ja tajā ir 4 hromosomu komplekti, pentaploīdi (5 komplekti), heksapoloīdi (6 komplekti), heptaploīdi (septiņi komplekti), oktoploīdi (astoņi). spēles), nonaploidae (deviņas spēles), decaploid (10 spēles) utt.

No otras puses, poliploīdijas var klasificēt arī pēc hromosomu bagātību izcelsmes. Šajā ideju secībā organisms var būt: autopoliploīds vai allopoliploīds.

Autopoliploīds satur vairākus homologo hromosomu komplektus, kas iegūti no tā paša indivīda vai no indivīda, kas pieder vienai un tai pašai sugai. Šajā gadījumā poliploīdi veidojas no ģenētiski saderīgu organismu nesamazinātu gametu savienības, kas ir katalogizētas kā vienas un tās pašas sugas.

Alpopoliploīds ir organisms, kas satur nehomoloģiskas hromosomu kopas dažādu sugu hibridizācijas dēļ. Šajā gadījumā poliploīdija notiek pēc divu radniecīgu sugu hibridizācijas.

Poliploīdija dzīvniekiem

Poliploīdija dzīvniekiem ir reti sastopama vai reti sastopama. Visizplatītākā hipotēze, kas izskaidro zemo poliploīdu sugu biežumu augstāka līmeņa dzīvniekiem, ir tāda, ka to sarežģītie dzimuma noteikšanas mehānismi ir atkarīgi no ļoti delikāta dzimumu hromosomu un autosomu skaita līdzsvara.

Šī ideja tika atbalstīta, neskatoties uz uzkrātajiem pierādījumiem no dzīvniekiem, kas eksistē kā poliploīdi. Parasti to novēro zemākās dzīvnieku grupās, piemēram, tārpos un visdažādākajos plakanās tārpus, kur indivīdiem parasti ir gan vīriešu, gan sieviešu dzimumdziedzeri, atvieglojot pašaugļošanos.

Sugas ar pēdējo nosacījumu sauc par pašsaderīgiem hermafrodītiem. No otras puses, tas var rasties arī citās grupās, kuru mātītes var dot pēcnācējus bez apaugļošanas, izmantojot procesu, ko sauc par partenoģenēzi (kas nenozīmē normālu mejozes seksuālo ciklu)

Partenoģenēzes laikā pēcnācējus galvenokārt ražo ar vecāku šūnu mitotisku dalīšanu. Tas ietver daudzas bezmugurkaulnieku sugas, piemēram, vaboles, izopodus, kodes, garneles, dažādas zirnekļveidīgo grupas, kā arī dažas zivju, abinieku un rāpuļu sugas.

Atšķirībā no augiem, poliploīdijas rezultātā notiek ekspozīcija dzīvniekiem.

Piemēri dzīvniekiem

Tympanoctomys barriere grauzējs ir tetraploīda suga, kurai vienā somatiskajā šūnā ir 102 hromosomas. Tam ir arī “gigantisks” efekts uz jūsu spermu. Šīs alopoliploīdās sugas, iespējams, radās no citu grauzēju sugu vairāku hibridizācijas notikumu, piemēram, Octomys mimax un Pipanacoctomys aureus, rašanās.

Poliploīdija cilvēkiem

Poliploīdija mugurkaulniekiem ir reti sastopama un tiek uzskatīta par nebūtisku tādu grupu dažādošanā kā zīdītāji (pretstatā augiem) sakarā ar traucējumiem, kas rodas dzimuma noteikšanas sistēmā un devas kompensācijas mehānismā.

Tiek lēsts, ka pieci no katriem 1000 cilvēkiem ir dzimuši ar nopietniem ģenētiskiem defektiem, kas saistīti ar hromosomu anomālijām. Pat vairāk embriju ar hromosomu defektiem nobriest, un vēl daudz vairāk to nekad neveido.

Hromosomu poliploīdijas cilvēkiem tiek uzskatītas par nāvējošām. Tomēr somatiskajās šūnās, piemēram, hepatocītos, apmēram 50% no tām parasti ir poliploīdi (tetraploīdi vai oktaploīdi).

Mūsu sugās visbiežāk atklātās poliploidijas ir pilnīgas triploidijas un tetraploidijas, kā arī diploīdi / triploīdi (2n / 3n) un diploīdi / tetraploīdi (2n / 4n) mixoploīdi.

Pēdējā normālu diploīdu šūnu (2n) populācija pastāv līdzās citai, kurai ir 3 vai vairāk haploīdu hromosomu daudzkārtņu, piemēram: triploīdam (3n) vai tetraploīdam (4n).

Triploīdijas un tetraplodija cilvēkiem ilgtermiņā nav dzīvotspējīgi. Vairumā gadījumu ir ziņots par nāvi dzimšanas brīdī vai pat dažas dienas pēc piedzimšanas - no mazāk nekā viena mēneša līdz maksimāli 26 mēnešiem.

Poliploīdija augos

Vairāk nekā viena genoma esamībai tajā pašā kodolā ir bijusi nozīmīga loma augu izcelsmē un evolūcijā, kas, iespējams, ir vissvarīgākās citoģenētiskās izmaiņas augu specifikācijā un evolūcijā. Augi bija vārti zināšanai par šūnām, kurās vienā šūnā ir vairāk nekā divi hromosomu komplekti.

Kopš hromosomu skaita sākuma tika novērots, ka liela daļa savvaļas un kultivēto augu (ieskaitot dažus no vissvarīgākajiem) ir poliploīdi. Gandrīz puse no zināmajām sīpolu augiem (ziedošiem augiem) ir poliploīdi, tāpat arī vairums papardes (95%) un visdažādākās sūnas.

Poliploīdijas klātbūtne ģimnāziju augos ir reti sastopama un ļoti mainīga angiospermu grupās. Kopumā tika norādīts, ka poliploīdie augi ir ļoti pielāgojami, jo tie var dzīvot tādās dzīvotnēs, kādas viņu diploīdie senči nespēja. Turklāt poliploīdie augi ar vairāk genoma kopijām uzkrāj lielāku “mainīgumu”.

Augu iekšienē, iespējams, alopoliploīdiem (dabā visbiežāk sastopamajiem) bija galvenā loma daudzu grupu specifikācijā un adaptīvajā starojumā.

Dārzkopības uzlabošana

Augos poliploīdija var rasties no vairākām atšķirīgām parādībām, iespējams, biežākās ir kļūdas mejozes procesa laikā, kas izraisa diploīdās gametas.

Vairāk nekā 40% kultivēto augu ir poliploīdi, starp kuriem cita starpā ir lucerna, kokvilna, kartupeļi, kafija, zemenes, kvieši, bez saistības starp augu pieradināšanu un poliploīdiju.

Tā kā kolhicīns tika izmantots kā līdzeklis poliploīdijas ierosināšanai, tas ir ticis izmantots kultūraugos galvenokārt trīs iemeslu dēļ:

- Lai ģenerētu poliploīdiju noteiktām svarīgām sugām, kā mēģinājumu iegūt labākus augus, jo poliploīdos parasti ir fenotips, kurā ievērojams “gigabaitu” pieaugums ir saistīts ar lielāku šūnu skaitu. Tas ļāva veikt ievērojamus panākumus dārzkopībā un augu ģenētisko uzlabojumu jomā.

-Hibrīdu poliploidizēšanai un auglības atjaunošanai tādā veidā, ka dažas sugas tiek pārveidotas vai sintezētas.

-Visbeidzot, kā veids, kā pārnest gēnus starp sugām ar atšķirīgu ploiditātes pakāpi vai vienas sugas ietvaros.

Piemēri augos

Augos dabisks poliploīds, kam ir liela nozīme un kas ir īpaši interesants, ir maizes kvieši, Triticum aestibum (heksaploīds). Kopā ar rudziem ar nolūku tika uzcelts poliploīds ar nosaukumu “Tritikāle”, kas ir alopoliploīds ar augstu kviešu produktivitāti un rudzu izturību, kam ir liels potenciāls.

Kvieši kultivētajos augos ir bijuši ļoti svarīgi. Ir 14 kviešu sugas, kas attīstījušās ar allopoliploidiju palīdzību, un tās veido trīs grupas: vienu no 14, otru 28 un pēdējo no 42 hromosomām. Pirmajā grupā ietilpst T. monococcum un T. boeoticum ģints vecākās sugas.

Otro grupu veido 7 sugas, un tā acīmredzot ir iegūta, hibridizējot T. boeoticum ar savvaļas zāles sugām no citas ģints, ko sauc par Aegilops. Šķērsojot veidojas spēcīgs sterils hibrīds, kas hromosomu dublēšanās rezultātā var izraisīt auglīgu allotetraploid.

Trešajā 42 hromosomu grupā atrodas maizes kvieši, kas, iespējams, radās, hibridizējot tertraploīdās sugas ar citām Aegilops sugām, kam sekoja hromosomu komplementa dublēšanās.

Atsauces

1. Alcántar, JP (2014). Poliploīdija un tās evolucionārā nozīme. Izdod trūkumus un tehnoloģiju, 18: 17-29.
2. Ballesta, FJ (2017). Daži bioētiski apsvērumi saistībā ar cilvēku ar pilnīgu tetraploidiju vai triploidiju gadījumiem, kas dzimuši dzīvi. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Kastro, S., un Loureiro, J. (2014). Reprodukcijas loma poliploīdu augu izcelsmē un evolūcijā. Žurnāls Ecosistemas, 23. (3), 67–77.
4. Freeman, S un Herron, JC (2002). Evolūcijas analīze. Pīrsona izglītība.
5. Hichins, CFI (2010). Tetraploīdā grauzēja Tympanoctomys barriere (Octodontidae) ģenētiskā un ģeogrāfiskā izcelsme, pamatojoties uz mitohondriju citohroma b secību analīzi (promocijas darbs, Ekoloģijas institūts).
6. Hikmans, C. P, Roberts, LS, Keens, SL, Larsons, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrētie zooloģijas principi. Ņujorka: Makgreivs. 14 ^th Edition.
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., & Quiñones Maza, O. (1999). Diploid-tetraploid myxoloidy: pirmais ziņojums mūsu vidē. Cuban Journal of Pediatrics, 71 (3), 168.-173.
8. Schifino-Wittmann, MT (2004). Poliploidija un tās ietekme uz savvaļas un kultivēto augu izcelsmi un attīstību. Brazīlijas žurnāls agrociencia, 10 (2): 151-157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Millers, J. H & Lewontin, RC (1992). Ievads ģenētiskajā analīzē. McGraw-Hill Interamericana. 4 ^th Edition.