AUTOPOLYPLOIDY: POLYPLOIDY, ALLOPOLYPLOIDS AND AUTOPOLYPLOIDS - BIOLOGIA - 2026

Autopoliploidía jest rodzajem poliploidalności (komórki z więcej niż dwóch zestawów chromosomów w pierścieniu), w którym organizm lub gatunek ma dwa lub więcej identycznych zestawów chromosomów. Dlatego jest wynikiem duplikacji grupy chromosomów tego samego gatunku.

Na podstawie badań przeprowadzonych na roślinach zdecydowano, że kryteria, którymi należy posługiwać się przy klasyfikowaniu poliploidów, powinny wychodzić od sposobu ich pochodzenia. Różnorodność mechanizmów, które występują zarówno u roślin, jak iu zwierząt, pozwala na skonstruowanie dwóch dużych klas poliploidii: autopolyploidii i allopolyploidy.

Tigridia pavonia. Autor: Rjcastillo, źródło Wikimedia Commons

W przypadku autopolyploidii łączy się więcej niż dwie grupy identycznych chromosomów, więc komórka ma więcej niż dwie grupy chromosomów haploidalnych odziedziczonych po rodzicach. Te dwa zestawy chromosomów rodziców powielają się u dzieci, umożliwiając zapoczątkowanie nowego gatunku.

Istnieje kilka typów chromosomów: haploidalny (pojedynczy), diploidalny (podwójny), triploidalny (potrójny) i tetraploidalny (poczwórny). Potrójne i poczwórne są zatem przykładami poliploidii.

Istoty żywe, które mają komórki z jądrem (eukariota) są diploidalne, co oznacza, że ​​mają dwie grupy chromosomów, z których każda pochodzi od rodzica. Jednak u niektórych żywych istot (głównie roślin) często spotyka się poliploidię.

Poliploidia

Poliploidia to stan komórek, które mają więcej niż dwa zestawy chromosomów w swoim jądrze, które tworzą pary zwane homologami.

Poliploidia może pojawić się z powodu nieprawidłowości w podziale komórek. Może się to zdarzyć podczas mitozy (podział komórek somatycznych) lub podczas metafazy I mejozy (podział komórek płciowych).

Stan ten można również stymulować w kulturach komórkowych i roślinach za pomocą chemicznych induktorów. Najbardziej znane to kolchicyna, która może powodować duplikację chromosomów, podobnie jak oryzalina.

Ponadto poliploidia jest mechanizmem specjacji sympatrycznej, czyli formowania się gatunku bez wcześniejszego ustanowienia bariery geograficznej między dwiema populacjami. Dzieje się tak, ponieważ organizmy poliploidalne nie mogą przez większość czasu krzyżować się z innymi przedstawicielami swojego gatunku, które są diploidalne.

Przykładem poliploidii jest roślina Erythranthe peregrina: sekwencja chromosomów tej rośliny potwierdziła, że ​​gatunek ten pochodzi z Erythranthe robertsii, sterylnej hybrydy triploidalnej z krzyżówki Erythranthe guttata i E. Erythranthe lutea. Gatunki te zostały sprowadzone do Wielkiej Brytanii z innego siedliska.

Po naturalizacji w nowym ekosystemie w Szkocji i na Orkadach pojawiły się nowe populacje Erythranthe peregrina z powodu duplikacji genomu lokalnych populacji Erythranthe robertsii.

Jak dochodzi do autopoliploidii?

Autopolyploidia może wystąpić w wyniku różnych procesów doświadczanych przez gatunek:

• Prosta duplikacja genomu z powodu defektów w podziale komórek zarodkowych po podziale mitotycznym
• Produkcja i zapłodnienie gamet nie jest ograniczone przez błąd w podziale komórek po mejozie (u zwierząt występuje zasadniczo w jajach)
• Polispermia, czyli sytuacja, w której jajeczko zapładnia więcej niż jeden plemnik

Ponadto istnieją czynniki zewnętrzne, takie jak sposób rozmnażania i temperatura otoczenia, które mogą zwiększać częstotliwość i wielkość produkcji autopoliploidalnej.

Czasami autopolyploidy pojawiają się w wyniku spontanicznej duplikacji genomu somatycznego, jak w przypadku kiełków jabłoni (Malus domesticus).

Jest to najpowszechniejsza forma sztucznie indukowanej poliploidii, w której metody takie jak fuzja protoplastów lub leczenie kolchicyną, oryzaliną lub inhibitorami mitotycznymi są stosowane w celu przerwania normalnego podziału mitotycznego.

Proces ten aktywuje produkcję komórek poliploidalnych i może być bardzo przydatny w doskonaleniu roślin, zwłaszcza gdy chcemy zastosować introgresję (przemieszczanie genów z jednego gatunku do drugiego poprzez hybrydyzację, a następnie krzyżowanie wsteczne) w przypadku dębu i brzozy w roślinach. oraz przypadek wilków i kojotów u zwierząt.

Co to jest autotriploidia?

Autotriploidia to stan, w którym komórki zawierają potrójną liczbę chromosomów, z tego samego gatunku, prezentujących trzy identyczne genomy. U roślin autotriploidia jest związana z kojarzeniem apomiktycznym (rozmnażaniem za pomocą nasion).

W rolnictwie autotriploidia może prowadzić do braku nasion, jak w przypadku bananów i arbuzów. Triploidy stosuje się również w hodowli łososia i pstrąga w celu wywołania bezpłodności.

Młode triploidalne są bezpłodne (zjawisko „bloku triploidalnego”), ale czasami mogą przyczyniać się do tworzenia się tetraploidów. Ta droga do tetraploidii jest znana jako „most triploidalny”.

Allopolipolidy i autopolyploidy

Allopoliploidy to gatunki, które mają więcej niż trzy zestawy chromosomów w swoich komórkach i są bardziej powszechne niż autopolyploidy, ale autopolyploidy mają większe znaczenie

Autopolyploidy to poliploidy z kilkoma grupami chromosomów pochodzących z tego samego taksonu (naukowej grupy klasyfikacyjnej). Przykładami naturalnych autopoliploidów są roślina piggyback (Tolmiea menzisii) i jesiotr biały (Acipenser transmontanum).

Autopolyploidy mają co najmniej trzy grupy homologicznych chromosomów, co powoduje wysoki odsetek kojarzeń podczas mejozy i zmniejszoną płodność przez asocjację.

W naturalnych autopolyploidach parowanie nieregularnych chromosomów podczas mejozy powoduje bezpłodność, ponieważ zachodzi tworzenie się wielowartościowych.

Gatunek wywodzi się z autopolyploidii, jeśli jaja i plemniki organizmów w populacji mają przypadkowo podwojoną liczbę chromosomów, a rozmnażając się ze sobą, generują potomstwo tetraploidalne.

Jeśli to potomstwo łączy się w pary, powstaje płodne tetraploidalne potomstwo, izolowane genetycznie od reszty populacji. W ten sposób autopoliploidia jednej generacji tworzy barierę dla przepływu genów między dojrzewającymi gatunkami a ich gatunkami rodzicielskimi.

Bibliografia

1. Campbell, NA i Reece, JB (2007). Biologia. Madryt: Od redakcji Médica Panamericana.
2. Gregory, T. (2005). Ewolucja genomu. San Diego: Elservier Academic Press.
3. Hassan Dar, T. and Rehman, R. (2017). Polyploidy: Recen Trends and Future Perspectives. New Delhi: Springer.
4. Jenkins, J. (1986). Genetyka. Barcelona: Od redakcji Reverté.
5. Niklas, K. (1997). Biologia ewolucyjna roślin. Chicago: The University of Chicago Press.