MONOPLOIDIJA: KAKO SE POJAVLJA, ORGANIZMI, POGOSTOST IN UPORABNOST - BIOLOGIJA - 2025

Monoploidía nanaša na število kromosomov, da je osnovna kromosom (x) v organizmu; To pomeni, da homolognih parov ne najdemo v kromosomskem nizu. Monoloidija je značilna za haploidne (n) organizme, v katerih je za en tip samo en kromosom.

Monoploidni organizem nosi en sklop kromosomov skozi večji del svojega življenjskega cikla. V naravi so celi organizmi s to vrsto evploidije redki. V nasprotju s tem je poliploidija bolj razširjena vrsta evploidije v višjih organizmih, kot so rastline.

Vir: pixabay.com

Poliploidija je posest več sklopov homolognih kromosomov v genomu. Nato lahko obstajajo triploidni organizmi (3n), tetrapolidi (4n) in tako naprej, glede na število celotnih sklopov, prisotnih v celicnem jedru.

Po drugi strani pa je poliploidni posameznik glede na izvor kromosomov lahko avtopoliploidni (avtoploidni), kadar so kromosomske obdavnosti iz ene vrste ali alopoliploidni (aloploidni), kadar izvirajo iz več evolucijsko tesnih vrst.

Monoploidija in haploidija

Monoploidije ne smemo zamenjevati z obstojem haploidnih celic. Haploidno število (n), ki se v številnih primerih uporablja za opis kromosomske obremenitve, se natančno nanaša na število kromosomov v gametah, ki so ženske ali moške reproduktivne celice.

Pri večini živali in v mnogih znanih rastlinah monoploidno število sovpada s haploidnim številom, zato se lahko "n" ali "x" (ali na primer 2n in 2x) uporabljata zamenljivo. Vendar se pri vrstah, kot je pšenica, ki je heksaploidna vrsta, ti kromosomski izrazi ne ujemajo.

Pri pšenici (Triticum aestivum) monoploidno število (x) ne sovpada s haploidnim številom (n). Pšenica ima 42 kromosomov in je tudi heksaploidna vrsta (alopoliploid), ker njene kromosomske sestave ne izvirajo iz ene same starševske vrste); Ta vrsta ima šest sklopov sedmih precej podobnih, vendar ne enakih kromosomov.

Tako je 6X = 42, kar pomeni, da je monoploidno število x = 7. Po drugi strani imajo pšenične gamete 21 kromosomov, torej 2n = 42 in n = 21 v svoji dajatvi za kromosome.

Kako se to zgodi?

V zarodnih celicah monoploidnega organizma se meioza običajno ne pojavi, ker kromosomi nimajo svojih kolegov, s katerimi bi se parili. Zaradi tega so monoploidi običajno sterilni.

Mutacije zaradi napak pri odvajanju homolognih kromosomov med mejozo so glavni razlog za obstoj monoploidov.

Monoloidni organizmi?

Monoploidni posamezniki se lahko naravno pojavljajo v populaciji kot redke napake ali aberacije. Kot monoploidni posamezniki se lahko obravnavajo gametofitske faze nižjih rastlin in samcev organizmov, ki jih spolno določa haploidija.

Slednje se pojavlja v številnih vrstah žuželk, vključno s himenopterami s kastami (mravlje, osi in čebele), homopterami, trpotci, koleopterami in nekaterimi skupinami pajkov in kopriv.

V večini teh organizmov so samci običajno monoploidni, saj izvirajo iz neplodnih jajčec. Monoploidni organizmi običajno ne morejo ustvariti rodovitnih potomcev, vendar se v večini od njih proizvodnja gamete odvija normalno (z mitotično delitvijo), saj so že prilagojeni.

Monoploidija in diploidija (2n) najdemo v celotnem živalskem in rastlinskem kraljestvu, ki te razmere doživljajo v svojih običajnih življenjskih ciklih. Na primer pri človeški vrsti je del življenjskega cikla odgovoren za nastanek monogoidnih celic (haploidnih), čeprav so diploidni organizmi.

Enako se dogaja v večini višjih rastlin, kjer imajo cvetni prah in ženske gamete monoploidna jedra.

Pogostost monoploidije

Haploidni posamezniki se kot nenormalno stanje pogosteje pojavljajo v rastlinskem kraljestvu kot živalsko. V tej zadnji skupini je res malo omembe naravne ali povzročene monoploidije.

Celo pri nekaterih organizmih, ki so bili z drosofilo tako obsežno raziskani, haploidi niso bili nikoli najdeni. Vendar pa so našli diploidne osebe z nekaterimi haploidnimi tkivi.

Drugi primeri monoploidije, opisani v živalskem kraljestvu, so salamanderji, ki jih povzroči delitev ženske gamete v časovnem obdobju med vnosom semenčic in zlitjem obeh pronukleusov.

Poleg tega je nekaj vodnih kuščarjev, pridobljenih z obdelavo z nizkimi temperaturami, v različnih vrstah žab, kot so Rana fusca, R. pipiens, R. japonica, R. nigromaculata in R. rugosa, pridobljene z osemenitvijo samic s spermo, obdelano z UV ali kemičnimi obdelavami .

Možnost, da monoploidna žival doseže odraslost, je zelo majhna, zato je ta pojav v živalskem kraljestvu morda nezanimiv. Vendar pa je za raziskovanje genskega delovanja v zgodnjih fazah razvoja lahko koristna monoploidija, saj se geni lahko manifestirajo, ko so v hemisigoznem stanju.

Uporabnost monoploidnih organizmov

Monoloidi igrajo pomembno vlogo v trenutnih pristopih k genetskemu izboljšanju. Diploidija je ovira pri indukciji in selekciji novih mutacij pri rastlinah in novih kombinacij genov, ki so že prisotne.

Da bi se recesivne mutacije izrazile, jih je treba narediti homozigotne; ugodne kombinacije genov v heterozigotih se med mejozo uničijo. Monoloidi omogočajo, da se izognemo nekaterim od teh težav.

V nekaterih rastlinah je mogoče monoploide umetno pridobiti iz produktov mejoze v prašnicah rastline. Ti se lahko podvržejo hladnim zdravljenjem in dodelijo, kar bi bilo cvetni prah zarodku (majhna masa delitvenih celic). Ta zarodek lahko raste na agarju in tako nastane monoploidna rastlina.

Ena uporaba monoploidov je iskanje ugodnih kombinacij genov in nato pri sredstvih, kot je kolhicin, nastane homozigotni diploid, ki lahko ustvari sposobna semena po homozigotnih linijah.

Druga koristnost monoploidov je, da se z njihovimi celicami lahko obravnava, kot da bi bili v populaciji haploidnih organizmov v procesih mutageneze in selekcije.

Reference

1. Jenkins, JB (2009). Genetika Ed., Sem obrnil.
2. Jiménez, LF, in Merchant, H. (2003). Celična in molekularna biologija. Pearsonova vzgoja
3. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrirana načela zoologije. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
4. Lacadena, JR (1996). Citogenetika. Urejevalno sožaljenje.
5. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Uvod v genetsko analizo. McGraw-Hill Interamericana. 4 ^th Edition.