AUTOPOLIPLOIDIJA: POLIPLOIDIJA, ALOPOLIPLOIDI IN AVTOPOLIPLOIDI - BIOLOGIJA - 2025

Autopoliploidía je vrsta poliploidije (celice, ki imajo več kot dva kompleta kromosomov v jedru), v kateri ima organizem ali vrstam dva ali več enakih nize kromosomov. Zato je rezultat podvajanja skupine kromosomov iste vrste.

Iz študij, opravljenih z rastlinami, je bilo sklenjeno, da morajo merila, ki se uporabljajo za razvrščanje poliploidov, izhajati iz načina njihovega izvora. Raznolikost mehanizmov, ki se pojavljajo tako pri rastlinah kot pri živalih, nam omogoča strukturo dveh velikih razredov poliploidije: avtopoliploidije in alopoliploidije.

Tigridia pavonia. Avtor Rjcastillo, iz Wikimedia Commons

Pri avtopoliploidiji se združi več kot dve skupini enakih kromosomov, tako da ima celica več kot dve skupini haploidnih kromosomov, podedovanih od staršev. Ta dva sklopa kromosomov staršev se pri otrocih podvojijo, da lahko izvirajo novo vrsto.

Obstaja več vrst kromosomov: haploidni (enojni), diploidni (dvojni), triploidni (trojni) in tetraploidni (štirioglati). Triple in četverice so torej primeri poliploidije.

Živa bitja, ki imajo celice z jedri (evkarioti), so diploidna, kar pomeni, da imajo dve skupini kromosomov, pri čemer vsaka skupina prihaja od staršev. Vendar je pri nekaterih živih bitjih (predvsem rastlinah) običajno najti poliploidijo.

Poliploidija

Poliploidija je stanje celic, ki imajo v jedru več kot dva niza kromosomov, ki tvorijo pare, imenovane homologe.

Poliploidija se lahko pojavi zaradi nepravilnosti v celični delitvi. To se lahko zgodi med mitozo (celična delitev somatskih celic) ali med metafazo I mejoze (celična delitev spolnih celic).

To stanje lahko spodbudimo tudi v celičnih kulturah in rastlinah z uporabo kemičnih induktorjev. Najbolj znan je kolhicin, ki bi lahko povzročil podvajanje kromosomov, kot je orisalin.

Poleg tega je poliploidija mehanizem simpatične specifikacije, to je tvorbe vrste brez predhodne vzpostavitve geografske ovire med dvema populacijama. To se zgodi zato, ker se poliploidni organizmi večino časa ne morejo križati z drugimi pripadniki njihovih vrst, ki so diploidni.

Primer poliploidije je rastlina Erythranthe peregrina: kromosomsko zaporedje te rastline je potrdilo, da vrsta izvira iz Erythranthe robertsii, sterilnega triploidnega hibrida iz križanja med Erythranthe guttata in E. Erythranthe lutea. Te vrste so bile v Združeno kraljestvo prinesene iz drugega habitata.

Po naturalizaciji v novem ekosistemu so se na Škotskem in Orkneyjskih otokih pojavile nove populacije Erythranthe peregrina zaradi podvajanja genoma lokalnih populacij Erythranthe robertsii.

Kako nastane avtopoliploidija?

Avtopoliploidija se lahko pojavi kot posledica različnih procesov, ki jih doživlja vrsta:

• Preprosta podvajanja genomov zaradi napak v delitvi zarodnih celic po mitotski delitvi
• Proizvodnja in gnojenje gameta, ki se ne zmanjša napak pri delitvi celic, po mejozi (pri živalih se v bistvu pojavi v jajcih)
• Polispermija, ko je jajčece oplojeno z več kot eno semenčico

Poleg tega obstajajo zunanji dejavniki, kot sta način razmnoževanja in temperatura okolja, ki lahko povečata pogostost in količino nastajanja avtopoliploidov.

Včasih se avtopoliploidi pojavijo s spontanim podvajanjem somatskega genoma, kot v primeru jabolčnega ohrovta (Malus domesticus).

To je najpogostejša oblika umetno povzročene poliploidije, pri kateri se za motenje normalne mitotične delitve uporabljajo metode, kot je fuzija protoplastov ali zdravljenje kolhicina, orisalina ali mitotičnih zaviralcev.

Ta postopek aktivira proizvodnjo poliploidnih celic in je lahko zelo koristen pri izboljšanju rastlin, še posebej, če želite uporabiti introgresijo (gibanje genov iz ene vrste v drugo s hibridizacijo, ki ji sledi povratno križanje) v primeru hrasta in breze pri rastlinah. in v primeru volkov in kojotov pri živalih.

Kaj je avtotroploidija?

Avtririploidija je stanje, v katerem celice vsebujejo trojno število kromosomov iste vrste in predstavljajo tri enake genome. Pri rastlinah je avtotroploidija povezana z apomiktičnim parjenjem (razmnoževanje s semeni).

V kmetijstvu lahko avtotroploidija povzroči pomanjkanje semen, kot v primeru banan in lubenic. Triploidy se uporablja tudi v kulturi lososa in postrvi, da se spodbudi sterilnost.

Triploidni mladiči so sterilni (pojav "triploidnega bloka"), vendar lahko občasno prispevajo k nastanku tetraploidov. Ta pot do tetraploidije je znana kot "triploidni most".

Alopolipolidi in avtopoliploidi

Alopoliploidi so vrste, ki imajo v svojih celicah več kot tri skupine kromosomov in so pogostejše od avtopoliploidov, vendar imajo avtopoliploidi več pomembnosti

Autopoliploidi so poliploidi z več skupinami kromosomov, ki izhajajo iz istega taksona (znanstvena klasifikacijska skupina). Primera naravnih avtopoliploidov sta rastlina prašič (Tolmiea menzisii) in bela jesetra (Acipenser transmontanum).

Autopolyploidi imajo vsaj tri skupine homolognih kromosomov, to povzroča visoke odstotke parjenja med mejozo in zmanjšano plodnost zaradi združevanja.

V naravnih avtopoliploidih združevanje nepravilnih kromosomov med mejozo povzroči sterilnost, ker poteka multivalentna tvorba.

Vrsta izvira iz avtopoliploidije, če ima jajčece in semenčice organizmov v populaciji pomotoma podvojeno število kromosomov in ko se med seboj razmnožujejo, ustvarijo tetraploidne potomce.

Če se ti potomci parijo med seboj, nastane plodno tetraploidno potomstvo, gensko izolirano od preostale populacije. Tako avtopoliploidija ene generacije ustvarja oviro za pretok genov med dozorelimi vrstami in njihovimi matičnimi vrstami.

Reference

1. Campbell, NA in Reece, JB (2007). Biologija. Madrid: Uredništvo Médica Panamericana.
2. Gregory, T. (2005). Evolucija genoma. San Diego: Elservier Academic Press.
3. Hassan Dar, T. in Rehman, R. (2017). Poliploidija: Ponovni trendi in perspektive prihodnosti. New Delhi: Springer.
4. Jenkins, J. (1986). Genetika. Barcelona: Uredništvo Reverté.
5. Niklas, K. (1997). Evolucijska biologija rastlin. Chicago: University of Chicago Press.