ПОЛІПЛОЇДІЯ: ВИДИ, У ТВАРИН, У ЛЮДЕЙ, У РОСЛИН - БІОЛОГІЯ - 2025

Поліплоїдії є тип генетичної мутації є додавання в повному складі (комплекти) хромосом у клітинному ядрі, утворюючи гомологічних пар. Цей тип хромосомних мутацій є найпоширенішим з еуплоїдій і характеризується тим, що організм несе три або більше повних наборів хромосом.

Організм (зазвичай диплоїдний = 2n) вважається поліплоїдним, коли він набуває одного або декількох повних наборів хромосом. На відміну від точкових мутацій, хромосомних інверсій та дублювань, цей процес є широкомасштабним, тобто відбувається на повних наборах хромосом.

Джерело: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivative work: Ehamberg

Замість того, щоб бути гаплоїдним (n) або диплоїдним (2n), поліплоїдним організмом може бути тетраплоїд (4n), октоплоїд (8n) або більше. Цей процес мутації досить поширений у рослин і рідкісний у тварин. Цей механізм може збільшити генетичну мінливість у сидячих організмів, які не здатні рухатися.

Поліплоїдія має велике значення в еволюційному плані в певних біологічних групах, де вона є частим механізмом породження нових видів, оскільки хромосомне навантаження є спадковою умовою.

Коли виникає поліплоїдія?

Порушення кількості хромосом можуть виникати як у природі, так і в лабораторіях, встановлених лабораторією. Вони також можуть бути індуковані мутагенними агентами, такими як колхіцин. Незважаючи на неймовірну точність мейозу, хромосомні аберації трапляються і зустрічаються частіше, ніж можна було б подумати.

Поліплоїдія виникає внаслідок деяких змін, що можуть відбутися під час мейозу, або в першому мейотичному поділі, або під час профази, при якій гомологічні хромосоми розташовуються парами, утворюючи тетради, і нерозрізнення останніх відбувається під час анафаза І.

Поява нових видів

Поліплоїдія важлива, оскільки є вихідною точкою для зародження нових видів. Це явище є важливим джерелом генетичної варіації, оскільки створює сотні чи тисячі повторюваних локусів, які залишаються вільними для отримання нових функцій.

У рослинах це особливо важливо і досить широко. За підрахунками, понад 50% квітучих рослин походять з поліплоїдії.

У більшості випадків поліплоїди відрізняються фізіологічно від вихідних видів і завдяки цьому вони можуть колонізувати середовища з новими характеристиками. Багато важливих видів сільського господарства (включаючи пшеницю) - це поліплоїди гібридного походження.

Види поліплоїдії

Поліплоїдії можна класифікувати за кількістю повних наборів хромосом, наявних у клітинному ядрі.

У цьому сенсі організм, який містить "три" набори хромосом, є "триплоїдним", "тетраплоїдним", якщо він містить 4 набори хромосом, пентаплоїд (5 комплектів), гексаплоїд (6 комплектів), гептаплоїд (сім наборів), октоплоїд (вісім) ігри), nonaploidae (дев'ять ігор), decaploid (10 ігор) тощо.

З іншого боку, поліплоїдії також можна класифікувати за походженням хромосомних обкладин. У такому порядку ідей організм може бути: автополіплоїдом або алополіплоїдом.

Автополіплоїд містить кілька наборів гомологічних хромосом, отриманих від одного і того ж індивіда або від особини, що належить до одного виду. У цьому випадку поліплоїди утворюються об'єднанням нередукованих гамет генетично сумісних організмів, які каталогізовані як один і той же вид.

Алополіплоїд - це організм, який містить не гомологічні набори хромосом за рахунок гібридизації між різними видами. У цьому випадку поліплоїдія виникає після гібридизації між двома спорідненими видами.

Поліплоїдія у тварин

Поліплоїдія у тварин рідкісна або нечаста. Найпоширеніша гіпотеза, яка пояснює низьку частоту поліплоїдних видів у вищих тварин, полягає в тому, що їх складні механізми визначення статі залежать від дуже делікатного балансу кількості статевих хромосом і аутосом.

Ця ідея підтримується, незважаючи на накопичення доказів від тварин, які існують як поліплоїди. Як правило, це спостерігається у нижчих групах тварин, таких як глисти та велика різноманітність плоских червів, де особини зазвичай мають як чоловічі, так і жіночі статеві залози, полегшуючи самозапліднення.

Види з останнім станом називаються самосумісними гермафродитами. З іншого боку, це може відбуватися і в інших групах, жінки яких можуть давати потомство без запліднення через процес, який називається партеногенезом (який не передбачає нормального мейотичного статевого циклу)

Під час партеногенезу потомство в основному виробляється мітотичним поділом батьківських клітин. Сюди входить багато видів безхребетних тварин, таких як жуки, ізоподи, молі, креветки, різні групи павукоподібних, а також деякі види риб, земноводних та плазунів.

На відміну від рослин, видобуток через поліплоїдії є винятковою подією у тварин.

Приклади у тварин

Гризун Tympanoctomys barriere - це тетраплоїдний вид, який має 102 хромосоми на соматичну клітину. Це також має "гігантський" ефект на вашу сперму. Цей алополіплоїдний вид, ймовірно, походить від виникнення кількох подій гібридизації інших видів гризунів, таких як Octomys mimax та Pipanacoctomys aureus.

Поліплоїдія у людини

Поліплоїдія є нечастою у хребетних і вважається неактуальною для диверсифікації таких груп, як ссавці (на відміну від рослин) через порушення, які виникають у системі визначення статі та механізмі компенсації дози.

За оцінками, п’ять з 1000 людей народжуються із серйозними генетичними дефектами, що пояснюються хромосомними порушеннями. Ще більше ембріонів з хромосомними дефектами викидає, і багато інших ніколи не змушують народжуватися.

Хромосомні поліплоїдії вважаються летальними у людини. Однак у соматичних клітинах, таких як гепатоцити, приблизно 50% із них зазвичай є поліплоїдними (тетраплоїдними або октаплоїдними).

Найбільш часто виявлені у нас види поліплоїдії - це цілі триплоїдії та тетраплоїдії, а також диплоїдні / триплоїдні (2n / 3n) та міксоплоїди диплоїдні / тетраплоїдні (2n / 4n).

В останньому популяція нормальних диплоїдних клітин (2n) співіснує з іншою, яка має 3 або більше гаплоїдних кратних хромосом, наприклад: триплоїдна (3n) або тетраплоїдна (4n).

Триплоїдії та тетраплодії у людини не є життєздатними у довгостроковій перспективі. У більшості випадків повідомлялося про смерть при народженні або навіть через кілька днів після народження, коливаючись від менш ніж одного місяця до максимум 26 місяців.

Поліплоїдія в рослинах

Існування декількох геномів в одному і тому ж ядрі відіграло важливу роль у походженні та еволюції рослин, будучи, мабуть, найважливішою цитогенетичною зміною в специфікації та еволюції рослин. Рослини були воротом до пізнання клітин з більш ніж двома наборами хромосом на клітку.

З початку хромосомних підрахунків було помічено, що велика різноманітність диких та культурних рослин (включаючи деякі найважливіші) є поліплоїдними. Майже половина відомих видів покритонасінних рослин (квітучих рослин) є поліплоїдними, як і більшість папоротей (95%) та найрізноманітніші мохи.

Наявність поліплоїдії в рослинах голонасінних рідко і дуже мінливо в групах покритонасінних. В цілому було зазначено, що поліплоїдні рослини відрізняються високою адаптацією, здатні займати місця проживання, яких не могли їх диплоїдні предки. Крім того, поліплоїдні рослини з більшою кількістю геномних копій накопичують більшу "мінливість".

У рослинах, можливо, алополіплоїди (найбільш поширені в природі) відігравали фундаментальну роль у видозміні та адаптивному випромінюванні багатьох груп.

Оздоровлення садівництва

У рослин поліплоїдія може породжуватися з декількох різних явищ, можливо, найчастішими є помилки під час процесу мейозу, що спричиняють виникнення диплоїдних гамет.

Більше 40% культурних рослин - поліплоїдні, серед них люцерна, бавовна, картопля, кава, полуниця, пшениця, серед інших, без зв’язку між одомашненням та поліплоїдією рослин.

Оскільки колхіцин був застосований як засіб для індукції поліплоїдії, його застосовували в рослинництві в основному з трьох причин:

-Створювати поліплоїдію у певних важливих видів як спроба отримати кращі рослини, оскільки в поліплоїдах зазвичай є фенотип, в якому помітний приріст «гігабайт» через те, що існує більша кількість клітин. Це дозволило помітний прогрес у садівництві та в галузі генетичного вдосконалення рослин.

-Для поліплоїдизації гібридів і для того, щоб вони повернули родючість таким чином, щоб деякі види були перероблені або синтезовані.

І, нарешті, як спосіб передачі генів між видами з різним ступенем плоїдності або в межах одного виду.

Приклади в рослинах

У рослинах природний поліплоїд, що має велике значення і особливо цікавий, - це хлібна пшениця, Triticum aestibum (гексаплоїд). Поряд з житом навмисно будували поліплоїд під назвою «Тритикале», алополіплоїд з високою продуктивністю пшениці та стійкістю жита, який має великий потенціал.

Пшениця в культивованих рослинах була надзвичайно важливою. Існує 14 видів пшениці, які еволюціонували алополіплоїдіями, і вони утворюють три групи: одна з 14, інша з 28 і остання з 42 хромосом. До першої групи належать найдавніші види роду T. monococcum та T. boeoticum.

Друга група складається з 7 видів і, очевидно, походить від гібридизації T. boeoticum з видом дикої трави іншого роду, що називається Aegilops. При схрещуванні утворюється енергійний стерильний гібрид, який через дублювання хромосом може призвести до родючого алотетраплоїду.

Третя група з 42 хромосом знаходиться там, де розташована хлібна пшениця, яка, ймовірно, виникла шляхом гібридизації тетраплоїдного виду з іншим видом Aegilops з подальшим дублюванням хромосомного комплементу.

Список літератури

1. Алькантар, JP (2014). Поліплоїдія та її еволюційне значення. Питання дефіциту та технології, 18: 17-29.
2. Ballesta, FJ (2017). Деякі біоетичні міркування щодо існування випадків людських істот із повною тетраплоїдією чи триплоїдією, народженими живими. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Кастро, С., та Лурейро, Дж. (2014). Роль розмноження у зародженні та еволюції поліплоїдних рослин. Журнал "Екосистеми", 23 (3), 67-77.
4. Фріман, S та Геррон, JC (2002). Еволюційний аналіз. Пірсон освіта.
5. Хічінс, CFI (2010). Генетичне та географічне походження тетраплоїдного гризуна Tympanoctomys barriere (Octodontidae) на основі аналізу послідовностей мітохондрій цитохрому b (докторська дисертація, Інститут екології).
6. Hickman, C. P, Робертс, Л.С., Кін, SL, Ларсон, А., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Комплексні принципи зоології. Нью-Йорк: McGraw-Hill. 14- ^е видання.
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., and Quiñones Maza, O. (1999). Диплоїд-тетраплоїдна міксолоїдія: перший звіт у нашому середовищі. Кубинський журнал педіатрії, 71 (3), 168-173.
8. Шифіно-Віттман, МТ (2004). Поліплоїдія та її вплив на походження та еволюцію диких та культурних рослин. Бразильський журнал agrociencia, 10 (2): 151-157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Міллер, J. H & Lewontin, RC (1992). Вступ до генетичного аналізу. McGraw-Hill Interamericana. 4- ^е видання.