POLYPLOIDY: TYPER, HOS DYR, MENNESKER, PLANTER - BIOLOGI - 2026

Den polyploidi er en type genetisk mutasjon er tilsetningen av en fullstendig utfylle (sett) av kromosomer i cellekjernen og danner homolog par. Denne typen kromosomal mutasjon er den vanligste av euploidiene og er preget av det faktum at kroppen bærer tre eller flere komplette sett med kromosomer.

En organisme (vanligvis diploid = 2n) regnes som polyploid når den skaffer seg et eller flere komplette sett med kromosomer. I motsetning til punktmutasjoner, kromosomale inversjoner og duplikasjoner, er denne prosessen i stor skala, det vil si at den forekommer på komplette sett med kromosomer.

Kilde: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivativt arbeid: Ehamberg

I stedet for å være haploid (n) eller diploid (2n), kan en polyploid organisme være tetraploid (4n), octoploid (8n) eller større. Denne mutasjonsprosessen er ganske vanlig hos planter og er sjelden hos dyr. Denne mekanismen kan øke den genetiske variabiliteten i stile organismer som ikke er i stand til å bevege seg rundt.

Polyploidi er av stor betydning i evolusjonsmessige termer i visse biologiske grupper, der den utgjør en hyppig mekanisme for generering av nye arter siden kromosombelastning er en arvelig tilstand.

Når oppstår polyploidi?

Forstyrrelser i kromosomtall kan forekomme både i naturen og i laboratoriebaserte bestander. De kan også induseres med mutagene midler som kolkisin. Til tross for den utrolige presisjonen ved meiose, forekommer kromosomavvik og er mer vanlig enn man skulle tro.

Polyploidy oppstår som et resultat av noen endringer som kan oppstå under meiose, enten i den første meiotiske divisjonen eller under profase, der homologe kromosomer er organisert i par for å danne tetrader og en nondisjunksjon av sistnevnte oppstår i løpet av anafase I.

Utseende av nye arter

Polyploidy er viktig, da det er et utgangspunkt for å komme fra nye arter. Dette fenomenet er en viktig kilde til genetisk variasjon, siden det gir opphav til hundrevis eller tusenvis av dupliserte loci som blir forlatt for å få nye funksjoner.

Hos planter er det spesielt viktig og ganske utbredt. Det anslås at mer enn 50% av blomstrende planter har sin opprinnelse fra polyploidy.

I de fleste tilfeller skiller polyploider seg fysiologisk fra den opprinnelige arten, og på grunn av dette kan de kolonisere miljøer med nye egenskaper. Mange viktige arter i jordbruket (inkludert hvete) er polyploider av hybrid opprinnelse.

Typer polyploidy

Polyploidier kan klassifiseres i henhold til antall komplette kromosomsett som er tilstede i cellekjernen.

I denne forstand er en organisme som inneholder "tre" sett med kromosomer "triploid", "tetraploid" hvis den inneholder 4 sett med kromosomer, pentaploid (5 sett), hexaploidae (6 sett), heptaploid (syv sett), octoploid (åtte sett) spill), nonaploidae (ni spill), decaploid (10 spill), og så videre.

På den annen side kan polyploidier også klassifiseres i henhold til opphavet til kromosomale begavelser. I denne ideenes rekkefølge kan en organisme være: autopolyploid eller allopolyploid.

En autopolyploid inneholder flere sett med homologe kromosomer avledet fra samme individ eller fra et individ som tilhører samme art. I dette tilfellet dannes polyploider av foreningen av ikke-reduserte gameter av genetisk forenlige organismer som er katalogisert som samme art.

En allopolyploid er den organismen som inneholder ikke-homologe sett med kromosomer på grunn av hybridisering mellom forskjellige arter. I dette tilfellet oppstår polyploidi etter hybridisering mellom to beslektede arter.

Polyploidi hos dyr

Polyploidy er sjelden eller sjelden hos dyr. Den mest utbredte hypotesen som forklarer den lave frekvensen av polyploide arter hos høyere dyr, er at deres komplekse mekanismer for kjønnsbestemmelse avhenger av en veldig delikat balanse i antall sexkromosomer og autosomer.

Denne ideen er opprettholdt til tross for at det er samlet bevis fra dyr som eksisterer som polyploider. Det observeres vanligvis i lavere dyregrupper som ormer og et bredt utvalg av flatorm, der individer vanligvis har både mannlige og kvinnelige gonader, noe som letter selvbefruktning.

Arter med sistnevnte tilstand kalles selvkompatible hermafroditter. På den annen side kan det også forekomme i andre grupper hvis kvinner kan gi avkom uten befruktning, gjennom en prosess som kalles parthenogenese (som ikke innebærer en normal meiotisk seksuell syklus)

Under parthenogenesis produseres avkom i utgangspunktet ved mitotisk inndeling av foreldreceller. Dette inkluderer mange arter av virvelløse dyr som biller, isopoder, møll, reker, forskjellige grupper av arachnids, og noen arter av fisk, amfibier og krypdyr.

I motsetning til planter er spesiasjon gjennom polyploidi en eksepsjonell hendelse hos dyr.

Eksempler på dyr

Tympanoctomys barriere gnagere er en tetraploid art som har 102 kromosomer per somatisk celle. Det har også en "gigantisk" effekt på sædcellene dine. Denne allopolyploide arten stammer sannsynligvis fra forekomsten av flere hybridiseringshendelser av andre gnagerarter som Octomys mimax og Pipanacoctomys aureus.

Polyploidi hos mennesker

Polyploidi er sjelden hos virveldyr og anses som irrelevant for diversifisering av grupper som pattedyr (i motsetning til planter) på grunn av forstyrrelser som oppstår i kjønnsbestemmelsessystemet og dosekompensasjonsmekanismen.

Anslagsvis fem av hver 1000 mennesker er født med alvorlige genetiske defekter som kan tilskrives kromosomavvik. Enda flere embryoer med kromosomdefekter spontanabort, og mange flere klarer det aldri til fødselen.

Kromosomale polyploidier anses som dødelige hos mennesker. Imidlertid er omtrent 50% av disse i somatiske celler som hepatocytter polyploid (tetraploid eller octaploid).

De hyppigst oppdagede polyploidiene i våre arter er komplette triploidies og tetraploidies, så vel som diploid / triploid (2n / 3n) og diploid / tetraploid (2n / 4n) mixoploids.

I sistnevnte sameksisterer en populasjon av normale diploide celler (2n) med en annen som har 3 eller flere haploide multiplum av kromosomer, for eksempel: triploid (3n) eller tetraploid (4n).

Triploidies og tetraplodia hos mennesker er ikke levedyktig på lang sikt. Død ved fødselen eller til og med få dager etter fødselen er rapportert i de fleste tilfeller, varierende fra mindre enn en måned til maksimalt 26 måneder.

Polyploidi i planter

Eksistensen av mer enn ett genom i den samme kjernen har spilt en viktig rolle i plantenes opprinnelse og evolusjon, og er kanskje den viktigste cytogenetiske endringen i plantespesiasjon og evolusjon. Planter var inngangsporten til kunnskapen om celler med mer enn to sett med kromosomer per celle.

Fra begynnelsen av kromosomantall ble det observert at et stort utvalg av ville og dyrkede planter (inkludert noen av de viktigste) er polyploide. Nesten halvparten av de kjente artene av angiospermer (blomstrende planter) er polyploide, likeså de fleste bregner (95%) og et stort utvalg av mose.

Tilstedeværelsen av polyploidi i gymnospermplanter er sjelden og svært varierende i grupper av angiospermer. Generelt har det blitt påpekt at polyploide planter er svært tilpasningsdyktige og kan oppta naturtyper som deres diploide forfedre ikke kunne. Videre akkumulerer polyploide planter med mer genomiske kopier større "variabilitet".

Innen planter spilte kanskje allopolyploids (vanligst i naturen) en grunnleggende rolle i spesiasjonen og adaptiv stråling fra mange grupper.

Hagebruk forbedring

Hos planter kan polyploidi stamme fra flere forskjellige fenomener, kanskje de hyppigste er feil under meiose-prosessen som gir opphav til diploide gameter.

Mer enn 40% av de dyrkede plantene er polyploid, blant dem alfalfa, bomull, poteter, kaffe, jordbær, hvete, blant andre uten forhold mellom domestisering og polyploidi av plantene.

Siden colchicine ble implementert som et middel for å indusere polyploidy, har det blitt brukt i avlingsplanter av utgangspunktet tre grunner:

-For å generere polyploidi hos visse viktige arter, som et forsøk på å få bedre planter, siden det i polyploider vanligvis er en fenotype der det er en betydelig vekst av "gigabyte" på grunn av det faktum at det er et større antall celler. Dette har muliggjort betydelige fremskritt innen hagebruk og innen plantegenetisk forbedring.

-For polyploidisering av hybrider og at de gjenvinner fruktbarhet på en slik måte at noen arter blir redesignet eller syntetisert.

-Og endelig, som en måte å overføre gener mellom arter med ulik grad av svimmelhet eller innenfor samme art.

Eksempler i planter

Innen planter er en naturlig polyploid av stor betydning og spesielt interessant brødhvete, Triticum aestibum (hexaploid). Sammen med rug ble det med hensikt bygget en polyploid kalt “Triticale”, en allopolyploid med høy produktivitet av hvete og robustheten til rug, som har stort potensiale.

Hvete i kultiverte planter har vært bemerkelsesverdig viktig. Det er 14 hvetearter som har utviklet seg ved allopolyploidi, og de danner tre grupper, en av 14, en annen på 28 og en siste av 42 kromosomer. Den første gruppen inkluderer de eldste artene av slekten T. monococcum og T. boeoticum.

Den andre gruppen består av 7 arter og stammer tilsynelatende fra hybridiseringen av T. boeoticum med en vill urteart fra en annen slekt kalt Aegilops. Krysset gir en kraftig steril hybrid som gjennom kromosomduplisering kan resultere i en fruktbar allotetraploid.

Den tredje gruppen på 42 kromosomer er der brødhvet er lokalisert, som sannsynligvis har sin opprinnelse gjennom hybridisering av en tertraploid art med en annen art av Aegilops etterfulgt av en duplisering av det kromosomale komplementet.

referanser

1. Alcántar, JP (2014). Polyploidy og dens evolusjonære betydning. Issues deficiency and Technology, 18: 17-29.
2. Ballesta, FJ (2017). Noen bioetiske betraktninger i forhold til eksistensen av tilfeller av mennesker med fullstendig tetraploidi eller triploidi, født i live. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Castro, S., & Loureiro, J. (2014). Reproduksjonens rolle i opprinnelsen og utviklingen av polyploide planter. Ecosistemas Magazine, 23 (3), 67-77.
4. Freeman, S og Herron, JC (2002). Evolusjonsanalyse. Pearson Education.
5. Hichins, CFI (2010). Genetisk og geografisk opprinnelse til den tetraploide gnageren Tympanoctomys barriere (Octodontidae), basert på analysen av mitokondrielle cytokrom b-sekvenser (Doktoravhandling, Institute of Ecology).
6. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrerte prinsipper for zoologi. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., & Quiñones Maza, O. (1999). Diploid-tetraploid myxoloidy: første rapport i våre omgivelser. Cuban Journal of Pediatrics, 71 (3), 168-173.
8. Schifino-Wittmann, MT (2004). Polyploidy og dens innvirkning på opprinnelsen og evolusjonen til ville og kultiverte planter. Brasiliansk magasin for agrociencia, 10 (2): 151-157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Introduksjon til genetisk analyse. McGraw-Hill Interamericana. 4 ^th Edition.