Czym jest poliploidia? Rola poliploidów w przyrodzie

Czym jest poliploidia? Prawdopodobnie każdy wie, że osoba otrzymuje 23 chromosomy od ojca i matki w momencie poczęcia. Ludzie mogą nazywać się diploidami ("di" oznacza "dwa" i "ploidalne" oznacza "znaczy" związane z chromosomami lub częściami DNA), ponieważ otrzymują one tylko dwa zestawy. Każdy organizm z więcej niż dwoma zestawami chromosomów nazywa się poliploidami. Jakie są przykłady poliploidalności u roślin, zwierząt i ludzi? Jakie są typy?

Czym jest poliploidia?

Termin "poliploidia" sam w sobie oznacza obecność wielu kompletnych zestawów informacji genetycznych. Większość stworzeń z rozmnażaniem płciowym ma parzystą liczbę chromosomów: jeden zestaw od matki i jeden zestaw od taty. Ważne jest, aby pamiętać, że te zestawy są podobne, ale nie są identyczne.

Komórki wykorzystują wszystkie zapisane w nich informacje genetyczne. Z tego powodu poliploidalne żywe istoty mają wyższy poziom "dawkowania" każdego wytwarzanego genu, co zwykle prowadzi do wzrostu komórek, większych rozmiarów i wzrostu potomstwa.

Gatunki polyploidalne

Ponieważ naukowcy kochają określony język, stworzyli wiele terminów opisujących ploidię lub liczbę zestawów informacji genetycznych. Można używać terminu "poliploidia" jako rzeczownika, a "poliploidalnego" jako formy przymiotnika. Nawiasem mówiąc, ta zasada odnosi się do wszystkich terminów dla różnych typów ploidii.

Oto niektóre z najczęstszych typów:

• Haploid oznacza, że ​​istnieje tylko jeden zestaw chromosomów, ale ciało wciąż może być reprodukowane. Bakterie i inne jednokomórkowe organizmy są zazwyczaj haploidalne. Czasami istnieją wielokomórkowe haploidalne stworzenia, którymi są zwykle owady lub inne bezkręgowce.
• Monoploidalne oznacza kryterium, które powinno mieć dwa zestawy chromosomów, ale przypadkowo otrzymał tylko jeden. Monoploidy są zwykle sterylne, tj. Niezdolne do rozmnażania.
  
• Diploid oznacza, że ​​stworzenie ma dwa zestawy chromosomów. Jest to najczęściej spotykany typ dla istot wykorzystujących seksualny tryb reprodukcji. Ludzie, zwierzęta, rośliny i grzyby mogą być diploidalne. Diploidia może wystąpić tylko w części czasu. Na przykład komórki drożdży są zazwyczaj haploidalne, ale można je łączyć w pary, aby uzyskać diploidalne właściwości. Ssaki są zwykle diploidalne, ale mogą mieć pewne komórki lub typy tkanek, które są poliploidalne, takie jak komórki wątroby lub komórki mięśniowe.
• Triploid oznacza obecność trzech zestawów chromosomów, a tetraploid oznacza cztery zestawy chromosomów. Teoretycznie konwencja nazewnictwa trwa w nieskończoność.
• Aneuploidia z kolei opisuje błędną liczbę chromosomów. To jak książka z dodatkowymi rozdziałami lub, co gorsza, z brakującymi rozdziałami.

Polyploidia w roślinach

Jakie organizmy ma poliploidia? Najczęściej jest obserwowany w królestwie roślin. Tysiące lat selektywnej uprawy i hodowli roślin doprowadziły do ​​powstania płodnych roślin spożywczych, które zazwyczaj są tetraploidalne i heksaploidalne.

Jeśli porównamy diploidalne i tetraploidalne odmiany tego samego rodzaju roślin, bardzo często rośliny tetraploidalne rosną coraz bardziej produktywnie. Poliploidia w hodowli odgrywa bardzo ważną rolę w naszych czasach.

Poliploidia u zwierząt

Wśród zwierząt często występuje u ryb i płazów. Ogólnie rzecz biorąc, istnieje tendencja genetyczna do liczby ploidów u zwierząt. Stroiki o nierównej liczbie chromosomów lub chromosomy, które zawierają nieprawidłowe chromosomy, zwykle nie mogą produkować potomstwa.

Czym jest poliploidia? Jakie konkretne przykłady specjacji można podać roślinom i zwierzętom?

Triploids

Zanim zajmiesz się poliploidią, musisz trochę zrozumieć, w jaki sposób ciała tworzą nowe komórki. Wszystkie ludzkie komórki są diploidalne, więc gdy tworzone są gamety, muszą one być haploidalne lub mieć tylko jeden zestaw chromosomów, aby nowy organizm mógł być znowu diploidalny. Jednak podczas tego procesu czasami coś idzie nie tak. Najczęstszym zjawiskiem jest to, że czasami jedna nowa gameta otrzymuje dwie kopie chromosomów. Może się to zdarzyć, gdy samice wytwarzają jaja. Kiedy jajo z dwoma zestawami chromosomów łączy się z normalnym haploidalnym plemnikiem, powstała komórka ma trzy zestawy chromosomów, to znaczy jest triploidem.

Teraz każda komórka w tym nowym organizmie będzie triploidalna. Dla większości zwierząt jest to wyjątkowo szkodliwe, a organizm nie przetrwa. Rośliny mają tendencję do lepszej tolerancji poliploidalnej, a nawet do rozwoju dzięki tak intensywnym zmianom genetycznym.

Więcej przykładów

Oto kilka przykładów poliploidalności u roślin i zwierząt. Naukowcy sugerują, że dwie trzecie roślin kwitnących to poliploidy. Większość paproci i ziół to poliploidy, a także ziemniaki, jabłka, truskawki. Banany są interesującym przykładem. Banany to triploidy, a zazwyczaj organizmy triploidalne nie mogą się rozmnażać, to znaczy są sterylne. Oznacza to, że nie można zdobyć nasion bananów, aby siać więcej bananów. Rolnicy odcinają pędy od rośliny, zanim wytworzą owoce i zakończą swój cykl, i zasadzą nowe pokolenie.

Czym jest poliploidia? Jest to dziedziczny stan, który ma więcej niż dwa kompletne zestawy chromosomów. Poliploidy są powszechne wśród roślin, a także niektórych grup ryb i płazów. Na przykład niektóre salamandry, żaby i pijawki to poliploidy. Wiele z tych poliploidalnych organizmów jest dobrze przystosowanych do środowiska.

Przodkowie poliploidalne

Istnieje znacznie mniej gatunków zwierząt poliploidalnych niż rośliny. Dokładny powód tego nie jest całkowicie znany. Niektórzy naukowcy uważają, że może to wynikać ze wzrostu złożoności struktury organizmów zwierzęcych w porównaniu z roślinami. Inni sugerują, że poliploidia może zakłócać tworzenie gamet, podział komórek lub regulację genomu. Istnieją jednak wyjątki. Przykładami poliploidii w królestwie zwierząt są ryby, gady i owady.

W rzeczywistości, ostatnie wyniki badań genomu pokazują, że wiele gatunków, które są obecnie diploidami, w tym ludźmi, uzyskano od poliploidalnych przodków. Gatunki te, które przetrwały pradawne duplikacje genotypowe, a następnie redukcję genomu, nazywane są paleopoliploidami.

Zalety poliploidii

W dużej liczbie poliploidalnych komórek roślin, ryb i żab, oczywiście, powinny być pewne zalety. Typowym przykładem w roślinach jest obserwacja energii hybrydowej lub heterozydy, w wyniku czego poliploidalne potomstwo dwóch diploidalnych prekursorów jest bardziej energetyczne i zdrowe niż którykolwiek z dwóch diploidalnych rodziców. Istnieje kilka możliwych wyjaśnień tej obserwacji. Po pierwsze, wymuszone parowanie chromosomów homologicznych zapobiega rekombinacji między genomami pierwotnych prekursorów, skutecznie utrzymując heterozygotyczność przez pokolenia.

Ta heterozygotyczność zapobiega akumulacji recesywnych mutacji w genomach kolejnych generacji, tym samym wspierając energię hybrydową. Kolejnym ważnym czynnikiem jest redundancja genów w komórkach roślinnych. Ponieważ poliploidalne potomstwo ma dwa razy więcej kopii określonego genu, potomstwo jest chronione przed szkodliwym działaniem recesywnych mutacji. Jest to szczególnie ważne podczas etapu gametofitu.

Kolejną korzyścią wynikającą z nadmiernej pozycji genu jest zdolność do dywersyfikacji funkcji genów w czasie. Innymi słowy, dodatkowe kopie genów, które nie są potrzebne do normalnej funkcji organizmu, mogą w końcu zostać wykorzystane w nowy i zupełnie inny sposób, co prowadzi do nowych możliwości. W wyborze ewolucyjnym odgrywają one niemal decydującą rolę. Poliploidy są ważne w powstawaniu nowych gatunków roślin.