ПОЛИПЛОИДИЈА: ВРСТЕ, КОД ЖИВОТИЊА, КОД ЉУДИ, У БИЉКАМА - БИОЛОГИЈА - 2025

Полиплоиди је врста генетске мутације је додатак потпуног комплемента (комплети) хромозома у језгро ћелије, формирајући хомологне парове. Ова врста хромозомске мутације најчешћа је код еуплоидија и карактерише је чињеница да тело носи три или више комплетних комплета хромозома.

Организам (обично диплоид = 2н) сматра се полиплоидним када добије један или више комплетних комплета хромозома. За разлику од точкастих мутација, хромосомских инверзија и дупликација, овај процес је опсежног, тј. Одвија се на комплетним сетовима хромозома.

Извор: Хаплоид_вс_диплоид.свг: Ехамбергдеривативни рад: Ехамберг

Уместо да буде хаплоидни (н) или диплоидни (2н), полиплоидни организам може бити тетраплоидни (4н), октолоидни (8н) или већи. Овај мутацијски поступак је прилично уобичајен код биљака и ретко је код животиња. Овај механизам може повећати генетску варијабилност у седећим организмима који се не могу кретати.

Полиплоидија је у еволуцијском смислу од великог значаја у одређеним биолошким групама, где представља чест механизам за стварање нових врста пошто је кромосомско оптерећење наследно стање.

Када се јавља полиплоидија?

Поремећаји броја хромосома могу се појавити како у природи, тако и у лабораторијама утврђеним популацијама. Такође се могу индуковати са мутагеним агенсима као што је колхицин. Упркос невероватној прецизности мејозе, појављују се хромозомске аберације и чешће су него што можда неко мисли.

Полиплоидија настаје као резултат неких измена које се могу јавити током мејозе било у првој мејотској подели или током профазе, у којој су хомологни хромозоми организовани у парове, да би формирали тетраде, а нескладност последњих се јавља током анафаза И.

Појава нових врста

Полиплоидија је важна јер представља полазиште за настанак нових врста. Овај феномен је важан извор генетске варијације, јер ствара стотине или хиљаде дупликата који су слободни за добијање нових функција.

У биљкама је посебно важно и прилично распрострањено. Процјењује се да је више од 50% цвјетница настало из полиплоидије.

У већини случајева полиплоиди се физиолошки разликују од изворних врста и због тога могу колонизирати окружења с новим карактеристикама. Многе важне врсте у пољопривреди (укључујући пшеницу) су полиплоиди хибридног порекла.

Врсте полиплоидије

Полиплоидије се могу класификовати према броју комплетних комплета хромозома присутних у ћелијском језгру.

У том смислу, организам који садржи „три“ сета хромозома је „триплоид“, „тетраплоид“ ако садржи 4 сета хромозома, пентаплоид (5 сетова), хексаплоид (6 сетова), хептаплоид (седам сетова), октоплоид (осам игре), нонаплоидае (девет игара), децаплоид (10 игара) и тако даље.

С друге стране, полиплоидије се такође могу класификовати према пореклу хромосомских дарова. У овом редоследу идеја организам може бити: аутополиплоид или алополиплоид.

Аутополиплоид садржи неколико сетова хомологних хромозома изведених од исте јединке или од јединке која припада истој врсти. У овом случају, полиплоиди настају спајањем не редукованих гамета генетски компатибилних организама који су каталогизирани као исте врсте.

Алополиплоид је онај организам који садржи нехомолошке сетове хромозома услед хибридизације између различитих врста. У овом случају, полиплоидија настаје након хибридизације двеју сродних врста.

Полиплоидија код животиња

Полиплоидија је ретка или ретка код животиња. Најраспрострањенија хипотеза која објашњава ниску фреквенцију полиплоидних врста у вишим животињама је да њихови сложени механизми одређивања пола зависе од врло деликатне равнотеже у броју сексуалних хромозома и аутосома.

Ова идеја је подржана упркос накупљању доказа од животиња које постоје као полиплоиди. Обично се примећује у нижим животињским групама, попут црва и широког спектра равних глиста, где појединци обично имају мушке и женске гонаде, што олакшава самоплодњу.

Врсте са последњим стањем називају се самокомпатибилни хермафродити. С друге стране, може се јавити и у другим групама чије женке могу дати потомство без оплодње, процесом који се назива партеногенеза (што не подразумева нормалан мејотски сексуални циклус)

Током партеногенезе, потомство се у основи производи митотском поделом родитељских ћелија. Ово укључује многе врсте бескраљежњака, попут буба, изопода, мољаца, козица, разних група паука, и неких врста риба, водоземаца и гмизаваца.

За разлику од биљака, специјализација кроз полиплоидију је изузетан догађај код животиња.

Примери код животиња

Глодавац Тимпаноцтомис барриере је тетраплоидна врста која има 102 хромозома по соматској ћелији. Такође има „гигантски“ ефекат на вашу сперму. Ова алополиплоидна врста вероватно потиче од појаве неколико догађаја хибридизације других врста глодара, попут Оцтомис мимак и Пипанацоцтомис ауреус.

Полиплоидија код људи

Полиплоидија је код краљежњака неуобичајена и сматра се неважном у диверзификацији група попут сисара (за разлику од биљака) због поремећаја који се јављају у систему утврђивања пола и механизму компензације дозе.

Процењује се да је пет од сваких 1000 људи рођено са озбиљним генетским оштећењима која се могу приписати хромозомским неправилностима. Чак и више ембриона са хромозомским дефектима побацује, а многи више их никада не рађају.

Хромосомске полиплоидије сматрају се смртоносним код људи. Међутим, у соматским ћелијама као што су хепатоцити, око 50% њих је нормално полиплоидно (тетраплоидни или октаплоидни).

Најчешће откривене полиплоидије у нашој врсти су комплетне триплоидије и тетраплоидије, као и диплоидни / триплоидни (2н / 3н) и диплоидни / тетраплоидни (2н / 4н) микоплоиди.

У последњем, популација нормалних диплоидних ћелија (2н) коегзистира са другом која има 3 или више хаплоидних вишеструких хромозома, на пример: триплоид (3н) или тетраплоид (4н).

Триплоидије и тетраплодија код људи нису дугорочно одрживи. Смрт при рођењу или чак неколико дана након рођења пријављена је у већини случајева, а варира од мање од једног месеца до највише 26 месеци.

Полиплоидија у биљкама

Постојање више генома у истом језгру играло је важну улогу у пореклу и еволуцији биљака, што је можда и најважнија цитогенетска промена у спецификацији и еволуцији биљака. Биљке су биле врата знања ћелија са више од два низа хромозома по ћелији.

Од почетка броја хромозома примећено је да је велики број дивљих и култивисаних биљака (укључујући неке од најважнијих) полиплоидни. Готово половина познатих врста штитастих биљака (цвјетнице) су полиплоидне, једнако већина папрати (95%) и велика разноликост маховине.

Присуство полиплоидије у биљкама гимносперм је ретко и веома је променљиво у групама ангиосперма. Генерално, истакнуто је да су полиплоидне биљке веома прилагодљиве и могу да заузму станишта која њихови диплоидни преци нису могли. Поред тога, полиплоидне биљке са више генских копија акумулирају већу „варијабилност“.

У биљкама су можда алополиплоиди (најчешће у природи) играли темељну улогу у спецификацији и адаптивном зрачењу многих група.

Хортикултурно побољшање

У биљкама полиплоидија може потицати из неколико различитих појава, а можда су најчешће грешке током процеса мејозе које доводе до диплоидних гамета.

Више од 40% култивисаних биљака је полиплоид, а међу њима су луцерка, памук, кромпир, кафа, јагоде, пшеница и други, без везе између припитомљавања и полиплоидије биљака.

Будући да је колхицин примењен као средство за изазивање полиплоидије, у усевима је коришћен у основи три разлога:

-Производити полиплоидију код одређених важних врста, као покушај добијања бољих биљака, пошто у полиплоидима обично постоји фенотип у ком је приметан раст „гигабајта“ због чињенице да постоји већи број ћелија. То је омогућило приметан напредак у хортикултури и на пољу биљног генетичког побољшања.

-За полиплоидизацију хибрида и да они поврате плодност на начин да неке врсте буду редизајниране или синтетизоване.

- И на крају, као начин преношења гена између врста са различитим степеном плодности или унутар исте врсте.

Примери у биљкама

У биљкама је природни полиплоид од великог значаја и посебно занимљив хлеб од пшенице, Тритицум аестибум (хекаплоид). Уз раж, намерно је изграђен полиплоид зван „тритикале“, алополиплоид са високом продуктивношћу пшенице и робусношћу ражи, који има велики потенцијал.

Пшеница у узгајаним биљкама је била изузетно битна. Постоји 14 врста пшенице које су еволуирале алополиплоидијом и формирају три групе, једна од 14, друга од 28 и последња од 42 хромозома. У прву групу спадају најстарије врсте рода Т. моноцоццум и Т. боеотицум.

Другу групу чини 7 врста и очигледно потиче од хибридизације Т. боеотицум с врстом дивље траве из другог рода званог Аегилопс. Укрштањем се ствара снажан стерилни хибрид који умножавањем хромозома може резултирати плодним алотратраплоидима.

Трећа група од 42 хромозома је место где се налазе пшенице за хлеб, које су вероватно настале хибридизацијом тертраплоидне врсте са другом врстом Аегилопс, након чега је следило умножавање хромозомског комплемента.

Референце

1. Алцантар, ЈП (2014). Полиплоидија и њен еволутивни значај. Питања недостатка и технологија, 18: 17-29.
2. Баллеста, ФЈ (2017). Нека биоетичка разматрања у вези са постојањем случајева људских бића са потпуном тетраплоидијом или триплоидијом, рођених живим. Студиа Биоетхица, 10 (10): 67-75.
3. Цастро, С., и Лоуреиро, Ј. (2014). Улога репродукције у настанку и еволуцији полиплоидних биљака. Екосистемас магазин, 23 (3), 67-77.
4. Фрееман, С и Херрон, ЈЦ (2002). Еволуциона анализа Пеарсон Едуцатион.
5. Хицхинс, ЦФИ (2010). Генетичко и географско порекло тетраплоидног глодара Тимпаноцтомис барриере (Оцтодонтидае), засновано на анализи митохондријских цитохромских б секвенци (Докторска дисертација, Институт за екологију).
6. Хицкман, Ц. П, Робертс, ЛС, Кеен, СЛ, Ларсон, А., И´Ансон, Х. и Еисенхоур, ДЈ (2008). Интегрисани принципи зоологије. Нев Иорк: МцГрав-Хилл. 14 ^-ог Едитион.
7. Пиментел Бенитез, Х., Лантигуа Цурз, А. и Куинонес Маза, О. (1999). Диплоид-тетраплоидна миксолоидија: први извештај у нашем окружењу. Цубан Јоурнал оф Педиатрицс, 71 (3), 168-173.
8. Сцхифино-Виттманн, МТ (2004). Полиплоидија и њен утицај на порекло и развој дивљих и култивисаних биљака. Бразилски часопис о агроциенцији, 10 (2): 151-157.
9. Сузуки, ДТ; Гриффитхс, АЈФ; Миллер, Ј. Х & Левонтин, РЦ (1992). Увод у генетску анализу. МцГрав-Хилл Интерамерицана. 4 ^Тх издање.