POLIPLOIDIE: TIPURI, LA ANIMALE, LA OAMENI, LA PLANTE - BIOLOGIE - 2025

Poliploidie este un tip de mutație genetică este adăugarea unui complement complet (seturi complete) de cromozomi la nucleul celulei, formând perechi omoloage. Acest tip de mutație cromozomială este cea mai frecventă dintre euploidii și se caracterizează prin faptul că organismul poartă trei sau mai multe seturi complete de cromozomi.

Un organism (de obicei diploid = 2n) este considerat poliploid atunci când capătă unul sau mai multe seturi complete de cromozomi. Spre deosebire de mutațiile punctuale, inversiunile cromozomiale și duplicările, acest proces este pe scară largă, adică are loc pe seturi complete de cromozomi.

Sursa: Haploid_vs_diploid.svg: Lucrare Ehambergderivative: Ehamberg

În loc să fie haploid (n) sau diploid (2n), un organism poliploid poate fi tetraploid (4n), octoploid (8n) sau mai mare. Acest proces de mutație este destul de frecvent la plante și este rar la animale. Acest mecanism poate crește variabilitatea genetică a organismelor sesile care nu sunt capabile să se miște.

Poliploidia este de mare importanță în termeni evolutivi în anumite grupuri biologice, unde constituie un mecanism frecvent pentru generarea de noi specii, deoarece încărcarea cromozomială este o condiție ereditară.

Când apare poliploidia?

Tulburările de număr de cromozomi pot apărea atât în ​​natură, cât și în populații stabilite în laborator. Ele pot fi, de asemenea, induse cu agenți mutageni, cum ar fi colchicina. În ciuda preciziei incredibile a meiozei, aberațiile cromozomiale apar și sunt mai frecvente decât s-ar putea crede.

Poliploidia apare ca urmare a unor modificări care pot apărea în timpul meiozei, fie în prima diviziune meiotică, fie în timpul fazei, în care cromozomii omologi sunt aranjați în perechi pentru a forma tetradi și o nondisuncție a acesteia din urmă are loc în timpul anafază I.

Aspectul noilor specii

Poliploidia este importantă, deoarece este un punct de plecare pentru a crea specii noi. Acest fenomen este o sursă importantă de variație genetică, deoarece dă naștere la sute sau mii de loci duplicat care sunt lăsați liberi pentru a obține noi funcții.

La plante este deosebit de important și destul de răspândit. Se estimează că mai mult de 50% din plantele cu flori au originea din poliploidie.

În majoritatea cazurilor, poliploizii diferă fiziologic de speciile inițiale și, din această cauză, pot coloniza medii cu caracteristici noi. Multe specii importante din agricultură (inclusiv grâul), sunt poliploide de origine hibridă.

Tipuri de poliploidie

Poliploidele pot fi clasificate în funcție de numărul de seturi complete de cromozomi prezente în nucleul celular.

În acest sens, un organism care conține "trei" seturi de cromozomi este "triploid", "tetraploid" dacă conține 4 seturi de cromozomi, pentaploid (5 seturi), hexaploide (6 seturi), heptaploid (șapte seturi), octoploid (opt jocuri), nonaploidae (nouă jocuri), decaploid (10 jocuri) ș.a.

Pe de altă parte, poliploidiile pot fi clasificate și în funcție de originea dotărilor cromozomiale. În această ordine de idei, un organism poate fi: autopolyploid sau allopolyploid.

Un autopolioploid conține mai multe seturi de cromozomi omologi derivați de la același individ sau de la un individ aparținând aceleiași specii. În acest caz, poliploizii sunt formați prin unirea gameților ne reduse de organisme compatibile genetic care sunt catalogate ca aceeași specie.

Un alopoliploid este acel organism care conține seturi neomologe de cromozomi datorită hibridării între diferite specii. În acest caz, poliploidia apare după hibridizarea între două specii înrudite.

Poliploidie la animale

Poliploidia este rară sau rare la animale. Cea mai răspândită ipoteză care explică frecvența scăzută a speciilor poliploide la animalele mai mari este că mecanismele lor complexe de determinare a sexului depind de un echilibru foarte delicat al numărului de cromozomi și autosomi sexuali.

Această idee a fost confirmată în ciuda acumulării de dovezi de la animale care există ca poliploizi. Se observă, în general, în grupuri de animale inferioare, precum viermii și o mare varietate de viermi, unde indivizii au de obicei atât gonade masculine, cât și feminine, facilitând auto-fertilizarea.

Speciile cu ultima condiție sunt numite hermafrodite auto-compatibile. Pe de altă parte, poate apărea și în alte grupuri ale căror femele pot da urmași fără fertilizare, printr-un proces numit partenogeneză (care nu implică un ciclu sexual meiotic normal)

În timpul partenogenezei, urmașii sunt produși practic prin divizarea mitotică a celulelor parentale. Aceasta include multe specii de nevertebrate, cum ar fi gândacii, izopodii, molii, creveții, diverse grupuri de arahnide și unele specii de pești, amfibieni și reptile.

Spre deosebire de plante, speciația prin poliploidie este un eveniment excepțional la animale.

Exemple la animale

Rozătoarele Tympanoctomys barriere este o specie tetraploidă care are 102 cromozomi pe celulă somatică. De asemenea, are un efect „gigantic” asupra spermei tale. Această specie alopolipoploidă provine probabil de la apariția mai multor evenimente de hibridizare ale altor specii de rozătoare, cum ar fi Octomys mimax și Pipanacoctomys aureus.

Poliploidie la om

Poliploidia este neobișnuită la vertebrate și este considerată irelevantă în diversificarea grupurilor precum mamiferele (spre deosebire de plante) din cauza perturbărilor care apar în sistemul de determinare a sexului și a mecanismului de compensare a dozei.

Se estimează că cinci din 1000 de oameni sunt născuți cu defecte genetice grave atribuite anomaliilor cromozomiale. Și mai mulți embrioni cu defecte cromozomiale greșesc și mulți alții nu o fac niciodată la naștere.

Poliploidiile cromozomiale sunt considerate letale la om. Cu toate acestea, în celulele somatice precum hepatocitele, aproximativ 50% dintre acestea sunt în mod normal poliploide (tetraploide sau octaploide).

Cele mai frecvent polipoide detectate la specia noastră sunt triploidii și tetraploidii complete, precum și mixoploide diploide / triploide (2n / 3n) și diploide / tetraploide (2n / 4n).

În aceasta din urmă, o populație de celule diploide normale (2n) coexistă cu alta care are 3 sau mai mulți multipli haploizi de cromozomi, de exemplu: triploid (3n) sau tetraploid (4n).

Triploidiile și tetraplodia la om nu sunt viabile pe termen lung. Decesul la naștere sau chiar câteva zile după naștere a fost raportat în majoritatea cazurilor, variind de la mai puțin de o lună la un maxim de 26 de luni.

Poliploidie în plante

Existența a mai mult de un genom în același nucleu a jucat un rol important în originea și evoluția plantelor, fiind poate cea mai importantă modificare citogenetică în speciația și evoluția plantelor. Plantele erau poarta către cunoașterea celulelor cu mai mult de două seturi de cromozomi pe celulă.

De la începutul numărului cromozomial, s-a observat că o mare varietate de plante sălbatice și cultivate (inclusiv unele dintre cele mai importante) sunt poliploide. Aproape jumătate din speciile cunoscute de angiosperme (plante cu flori) sunt poliploide, de asemenea majoritatea ferigilor (95%) și o mare varietate de mușchi.

Prezența poliploidiei la plantele gimnosperme este rară și foarte variabilă în grupele de angiosperme. În general, s-a subliniat că plantele poliploide sunt foarte adaptabile, fiind capabile să ocupe habitate pe care strămoșii lor diploizi nu le-au putut. Mai mult, plantele poliploide cu mai multe copii genomice acumulează o „variabilitate” mai mare.

În cadrul plantelor, probabil că alopoliperoizii (cei mai frecventi în natură) au jucat un rol fundamental în specializarea și radiația adaptativă a multor grupuri.

Îmbunătățirea horticolă

La plante, poliploidia poate provoca din mai multe fenomene diferite, probabil cele mai frecvente fiind erori în timpul procesului de meioză care dau naștere gameților diploizi.

Peste 40% din plantele cultivate sunt poliploide, printre care lucerna, bumbacul, cartofii, cafeaua, căpșunile, grâul, printre altele, fără o relație între domesticirea și poliploidia plantelor.

Deoarece colchicina a fost pusă în aplicare ca agent pentru inducerea poliploidiei, aceasta a fost utilizată la plantele de cultură, practic, din trei motive:

-Pentru a genera poliploidie în anumite specii importante, ca încercare de a obține plante mai bune, deoarece în poliploizi există de obicei un fenotip în care există o creștere notabilă a „gigabytes” din cauza numărului mai mare de celule. Acest lucru a permis progrese notabile în horticultură și în domeniul îmbunătățirii genetice a plantelor.

-Pentru poliploidizarea hibrizilor și că acestea își redobândesc fertilitatea astfel încât unele specii să fie reproiectate sau sintetizate.

-Și în sfârșit, ca o modalitate de a transfera genele între specii cu grade diferite de ploidie sau în cadrul aceleiași specii.

Exemple în plante

În cadrul plantelor, un poliploid natural de mare importanță și deosebit de interesant este grâul de pâine, Triticum aestibum (hexaploid). Alături de secară, a fost construit în mod intenționat un poliploid numit „Triticale”, un alopoliploid cu productivitatea ridicată a grâului și robustetea secarului, care are un potențial mare.

Grâul din plantele cultivate a fost extrem de esențial. Există 14 specii de grâu care au evoluat prin alopoliploidie și formează trei grupuri, una din 14, alta din 28 și o ultimă din 42 de cromozomi. Primul grup include cele mai vechi specii din genurile T. monococcum și T. boeoticum.

Al doilea grup este format din 7 specii și se pare că derivă din hibridizarea T. boeoticum cu o specie de iarbă sălbatică dintr-un alt gen numit Aegilops. Încrucișarea produce un hibrid steril puternic care prin duplicarea cromozomilor poate duce la un alotetraploid fertil.

Al treilea grup de 42 de cromozomi este locul în care se găsește grâul de pâine, care a provenit probabil prin hibridizarea unei specii tertraploide cu o altă specie de Aegilops urmată de o duplicare a complementului cromozomial.

Referințe

1. Alcántar, JP (2014). Poliploidia și importanța sa evolutivă. Deficiență de probleme și tehnologie, 18: 17-29.
2. Ballesta, FJ (2017). Câteva considerații bioetice în legătură cu existența cazurilor de ființe umane cu tetraploidie completă sau triploidie, născute în viață. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Castro, S., & Loureiro, J. (2014). Rolul reproducerii în originea și evoluția plantelor poliploide. Revista Ecosistemas, 23 (3), 67-77.
4. Freeman, S și Herron, JC (2002). Analiza evolutivă. Pearson Education.
5. Hichins, CFI (2010). Originea genetică și geografică a rozătoarelor tetraploide Tympanoctomys barriere (Octodontidae), bazată pe analiza secvențelor de citocrom b mitocondrial (dizertație doctorală, Institutul de ecologie).
6. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Principii integrate ale zoologiei. New York: McGraw-Hill. Ediția ^a 14- ^a .
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., și Quiñones Maza, O. (1999). Micoloidie diploid-tetraploidă: primul raport din cadrul nostru. Cuban Journal of Pediatrics, 71 (3), 168-173.
8. Schifino-Wittmann, MT (2004). Poliploidie și impactul acesteia asupra originii și evoluției plantelor sălbatice și cultivate. Revista braziliană de agrociencia, 10 (2): 151-157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Introducere în analiza genetică. McGraw-Hill Interamericana. Ediția ^a 4- ^a