AUTOPOLYPLOIDIE: POLYPLOIDIE, ALOPOLYPLOIDY A AUTOPOLYPLOIDY - BIOLOGIE - 2025

Autopoliploidía je druh polyploidie (buněk, které mají více než dvě sady chromozomů v jádru), ve kterém organismus nebo druh má dvě nebo více sad chromozomů. Je tedy výsledkem duplikace skupiny chromozomů stejného druhu.

Na základě studií provedených na rostlinách bylo rozhodnuto, že kritéria, která by měla být použita pro klasifikaci polyploidů, by měla vycházet z jejich způsobu původu. Různé mechanismy, které se vyskytují u rostlin i zvířat, nám umožňují strukturovat dvě velké třídy polyploidie: autopolyploidii a alopolyploidii.

Tigridia pavonia. Rjcastillo, z Wikimedia Commons

V případě autopolyploidie se kombinují více než dvě skupiny identických chromozomů, takže buňka má více než dvě skupiny haploidních chromozomů zděděných od rodičů. Tyto dvě sady chromozomů rodičů jsou duplikovány u dětí a jsou schopny vytvořit nový druh.

Existuje několik typů chromozomů: haploid (single), diploid (double), triploid (triple) a tetraploid (quadruple). Trojice a čtyřnásobky jsou tedy příklady polyploidie.

Živé bytosti, které mají buňky s jádry (eukaryoty), jsou diploidní, což znamená, že mají dvě skupiny chromozomů, přičemž každá skupina pochází od rodiče. U některých živých bytostí (hlavně rostlin) je však běžné najít polyploidii.

Polyploidy

Polyploidie je stav buněk, které mají ve svém jádru více než dvě sady chromozomů, které tvoří páry nazývané homology.

Polyploidie se může objevit v důsledku abnormality buněčného dělení. K tomu může dojít během mitózy (buněčné dělení somatických buněk) nebo během metafázy I meiózy (buněčné dělení pohlavních buněk).

Tento stav lze také stimulovat v buněčných kulturách a rostlinách pomocí chemických induktorů. Nejznámější jsou kolchicin, který by mohl produkovat chromozomovou duplikaci, jako je oryzalin.

Polyploidie je dále mechanismem sympatických speciace, tj. Utváření druhu bez předchozího vytvoření geografické bariéry mezi dvěma populacemi. K tomu dochází, protože polyploidní organismy se většinou nemohou křížit s jinými členy svého druhu, které jsou diploidní.

Příkladem polyploidie je rostlina Erythranthe peregrina: chromozomální sekvence této rostliny potvrdila, že druh pochází z Erythranthe robertsii, sterilního triploidního hybridu z křížení mezi Erythranthe guttata a E. Erythranthe lutea. Tyto druhy byly přivezeny do Velké Británie z jiného stanoviště.

Po naturalizaci v novém ekosystému se ve Skotsku a na Orkneyských ostrovech objevily nové populace Erythranthe peregrina kvůli duplicitě genomu místních populací Erythranthe robertsii.

Jak dochází k autopolyploidii?

Autopolyploidie může nastat v důsledku různých procesů, ke kterým dochází u druhu:

• Jednoduchá genomická duplikace v důsledku defektů v dělení zárodečných buněk, po mitotickém dělení
• Produkce a oplodnění gamet nesnížené chybou v buněčném dělení, po meióze (u zvířat se v podstatě vyskytuje ve vejcích)
• Polyspermie, což je, když je vajíčko oplodněno více než jedním spermiem

Kromě toho existují vnější faktory, jako je způsob reprodukce a teplota prostředí, které mohou zvýšit frekvenci a množství produkce autopolyploidů.

Někdy se autopolyploidy objevují spontánní duplikací somatického genomu, jako v případě klíčků jablek (Malus domesticus).

Toto je nejběžnější forma uměle vyvolané polyploidie, kde se k narušování normálního mitotického dělení používají metody, jako je protoplastová fúze nebo léčba kolchicinem, oryzalinem nebo mitotickými inhibitory.

Tento proces aktivuje produkci polyploidních buněk a může být velmi užitečný při zlepšování rostlin, zejména pokud chcete použít introgresi (pohyb genů z jednoho druhu na druhý hybridizací s následným zpětným křížením) v případě dubu a břízy v rostlinách. a případ vlků a kojotů u zvířat.

Co je autotriploidie?

Autotriploidie je stav, ve kterém buňky obsahují trojnásobný počet chromozomů stejného druhu a představují tři identické genomy. U rostlin je autotriploidie spojena s apomiktickým pářením (rozmnožování pomocí semen).

V zemědělství může autotriploidie vést k nedostatku semen, jako v případě banánů a vodních melounů. Triploidie se také používá v kultuře lososů a pstruhů k vyvolání sterility.

Triploidní mláďata jsou sterilní („triploidní blok“), ale příležitostně mohou přispět k tvorbě tetraploidů. Tato cesta k tetraploidii se nazývá „triploidní most“.

Allopolipolidy a autopolyploidy

Allopolyploidy jsou druhy, které mají ve svých buňkách více než tři sady chromozomů a jsou běžnější než autopolyploidy, ale autopolyploidy mají větší význam.

Autopolyploidy jsou polyploidy s několika skupinami chromozomů odvozených od stejného taxonu (skupina vědecké klasifikace). Příkladem přírodních autopolyploidů je rostlina na zádech (Tolmiea menzisii) a jeseter bílý (Acipenser transmontanum).

Autopolyploidy mají nejméně tři skupiny homologních chromozomů, což způsobuje vysoké procento páření během meiózy a sníženou plodnost asociací.

U přírodních autopolyploidů způsobuje párování nepravidelných chromozomů během meiózy sterilitu, protože dochází k multivalentní tvorbě.

Druh pochází z autopolyploidie, pokud vajíčka a sperma organismů v populaci mají náhodně zdvojnásobený počet chromozomů a když se navzájem rozmnožují, vytvářejí tetraploidní potomky.

Pokud se tito potomci navzájem spojí, vytvoří se plodné tetraploidní potomstvo geneticky izolované od zbytku populace. Autopolyploidie jedné generace tak vytváří překážku toku genů mezi zrajícími druhy a jejich rodičovskými druhy.

Reference

1. Campbell, NA a Reece, JB (2007). Biologie. Madrid: Editorial Médica Panamericana.
2. Gregory, T. (2005). Evoluce genomu. San Diego: Elservier Academic Press.
3. Hassan Dar, T. a Rehman, R. (2017). Polyploidy: nové trendy a výhledy do budoucnosti. Nové Dillí: Springer.
4. Jenkins, J. (1986). Genetika. Barcelona: Editorial Reverté.
5. Niklas, K. (1997). Evoluční biologie rostlin. Chicago: University of Chicago Press.