Permutacji chromosomalny jest procesem losowym rozkładzie chromosomów podczas stosunku podziału komórek (mejozy), która przyczynia się do tworzenia nowych kombinacji chromosomalnych.
Jest to mechanizm, który nadaje wzrost zmienności komórkom potomnym ze względu na połączenie chromosomów matczynych i ojcowskich.
Komórki rozrodcze (gamety) powstają w wyniku mejozy, która jest rodzajem podziału komórek podobnego do mitozy. Jedną z różnic między tymi dwoma typami podziału komórek jest to, że w mejozie zachodzą zdarzenia, które zwiększają zmienność genetyczną potomstwa.
Ten wzrost różnorodności znajduje odzwierciedlenie w charakterystycznych cechach prezentowanych przez osobniki podczas zapłodnienia. Z tego powodu dzieci nie wyglądają dokładnie tak samo jak ich rodzice, ani rodzeństwo tych samych rodziców nie wygląda tak samo do siebie, chyba że są identycznymi bliźniakami.
Jest to ważne, ponieważ generowanie nowych kombinacji genów zwiększa różnorodność genetyczną populacji, a co za tym idzie, istnieje szerszy zakres możliwości przystosowania się do różnych warunków środowiskowych.
W metafazie I zachodzi permutacja chromosomów
Każdy gatunek ma określoną liczbę chromosomów, u ludzi jest ich 46 i odpowiada dwóm zestawom chromosomów.
Dlatego mówi się, że ładunek genetyczny u ludzi wynosi „2n”, ponieważ jeden zestaw chromosomów pochodzi z jaj matki (n), a drugi z plemników ojca (n).
Rozmnażanie płciowe obejmuje fuzję gamet żeńskich i męskich, kiedy to następuje, ładunek genetyczny zostaje podwojony, generując nowy osobnik z ładunkiem (2n).
Ludzkie gamety, zarówno żeńskie, jak i męskie, zawierają pojedynczy zestaw genów składający się z 23 chromosomów, dlatego mają one ładunek genetyczny „n”.
W mejozie występują dwa kolejne podziały komórek. Permutacja chromosomów zachodzi w jednym z etapów pierwszego podziału, zwanym metafazą I. Tutaj homologiczne chromosomy ojcowskie i matczyne ustawiają się w jednej linii, a następnie są losowo dzielone między powstałe komórki. To właśnie ta przypadkowość generuje zmienność.
Liczba możliwych kombinacji wzrasta do 2 do n, czyli liczby chromosomów. W przypadku ludzi n = 23 pozostanie 2²³, co daje ponad 8 milionów możliwych kombinacji chromosomów matczynych i ojcowskich.
Znaczenie biologiczne
Mejoza jest ważnym procesem utrzymującym stałą liczbę chromosomów z pokolenia na pokolenie.
Na przykład zalążki matki powstają z mejotycznych podziałów komórek jajników, które były 2n (diploidalne), a po mejozie stały się n (haploidalne).
Podobny proces generuje n (haploidalne) plemniki z komórek jąder, które są 2n (diploidalne). Kiedy żeńska gameta (n) jest zapłodniona męską gametą (n), przywraca się diploidalność, to znaczy generowana jest naładowana 2n zygota, która później stanie się dorosłym osobnikiem, aby powtórzyć cykl.
Mejoza ma również inne ważne mechanizmy, które pozwalają na dalsze zwiększanie zmienności poprzez tworzenie różnych kombinacji genów poprzez mechanizm rekombinacji genetycznej zwany cross-over (lub cross-over). Zatem każda wyprodukowana gameta ma unikalną kombinację.
Dzięki tym procesom organizmy zwiększają różnorodność genetyczną w obrębie swoich populacji, co zwiększa szanse na przystosowanie się do zmian warunków środowiskowych i przeżycie gatunku.
Bibliografia
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6th ed.). Garland Science.
- Griffiths, A., Wessler, S., Carroll, S. & Doebley, J. (2015). Wprowadzenie do analizy genetycznej (wyd. 11). WH Freeman.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8th ed.). WH Freeman and Company.
- Mundingo, I. (2012). Podręcznik Przygotowanie Biologia 1. i 2. Medium: obowiązkowy moduł wspólny. Wydania Universidad Católica de Chile.
- Mundingo, I. (2012). Podręcznik przygotowania biologii zasilacza 3. i 4. Medium: moduł opcjonalny. Wydania Universidad Católica de Chile.
- Snustad, D. i Simmons, M. (2011). Principles of Genetics (6th ed.). John Wiley and Sons.