Какво е полиплоидия? Ролята на полиплоидията в природата

Какво е полиплоидия? Вероятно всеки знае, че човек получава зародиш 23 хромозоми от баща и майка. Хората могат да се наричат ​​диплоиди (“di” означава “две”, а “ploid” означава “средство”, свързано с хромозомите или части от ДНК), тъй като те получават само две групи. Всеки организъм с повече от две групи хромозоми се нарича полиплоидна. Какви са някои примери за полиплоидия при растения, животни и хора? Какви са видовете?

Какво е полиплоидия?

Самият термин "полиплоидия" означава наличието на много пълни набори от генетична информация. Повечето същества със сексуално размножаване имат четен брой хромозоми: един комплект от мама и един комплект от баща. Важно е да запомните, че тези комплекти са сходни, но не са идентични.

Клетките използват цялата генетична информация, съхранена в тях. Поради това, полиплоидните живи същества имат по-високи нива на "дозата" на всеки произведен ген, което обикновено води до увеличаване на клетките, по-големи размери и увеличаване на потомството.

Полиплоидни видове

Тъй като учените обичат даден език, те създават много термини, за да опишат плоидността или броя на наборите от генетична информация. Можете да използвате термина "полиплоидия" като съществително, а "полиплоидна" - като прилагателна форма. Между другото, това правило се прилага за всички термини за различните видове плоидност.

Ето някои от най-често срещаните типове:

• Хаплоид означава, че има само един набор от хромозоми, но тялото все още може да бъде възпроизведено. Бактериите и другите едноклетъчни организми обикновено са хаплоидни. Понякога има многоклетъчни хаплоидни същества, които обикновено са насекоми или други безгръбначни.
• Монополид означава критерий, който трябва да има два комплекта хромозоми, но случайно е получил само един. Монополидите обикновено са стерилни, т.е. неспособни да се размножават.
  
• Диплоид означава, че създанието има два комплекта хромозоми. Това е най-често срещаният тип за създанията, използващи сексуалния начин на възпроизвеждане. Хората, животните, растенията и гъбите могат да бъдат диплоидни. Диплоидията може да се случи само част от времето. Например, клетките на дрождите обикновено са хаплоидни, но могат да бъдат комбинирани сексуално, за да станат диплоидни. Бозайниците обикновено са диплоидни, но могат да имат определени клетки или типове тъкани, които са полиплоидни, като чернодробни клетки или мускулни клетки.
• Triploid означава наличието на три комплекта хромозоми, а тетраплоид означава четири комплекта хромозоми. На теория тази конвенция за именуване продължава неопределено време.
• Анеуплоидията, от друга страна, описва неправилен брой хромозоми. Това е като книга с допълнителни глави или, още по-лошо, с липсващи глави.

Полиплоидия в растенията

Какви организми има полиплоидията? Най-често се наблюдава в растителното царство. Хиляди години на селективно отглеждане и селекция на растения са довели до създаването на плодородни хранителни растения, които обикновено са тетраплоидни и хексаплоидни.

Ако сравним диплоидни и тетраплоидни сортове от един и същи тип растения, много често тетраплоидните растения растат все по-продуктивно. Полиплоидията в развъждането играе много важна роля в нашето време.

Полиплоидия при животни

Сред животни често се среща при рибите и земноводните. Като цяло, има генетично отклонение за броя на плоидите при животните. Тръстиката с неравномерно количество хромозоми или хромозоми, които съдържат анормални хромозоми, обикновено не може да произведе потомство.

Какво е полиплоидия? Какви конкретни примери могат да се дадат в растенията и животните?

triploids

Преди да се справите с полиплоидията, трябва да разберете малко как телата създават нови клетки. Всички човешки клетки са диплоидни, така че когато се създават гамети, те трябва да бъдат хаплоидни или да имат само един набор от хромозоми, така че новият организъм да може отново да бъде диплоиден. По време на този процес обаче понякога нещо се обърка. Най-често срещаното явление е, че понякога един нов гамета получава две копия на хромозомите. Това може да се случи, когато женските произвеждат яйца. Когато едно яйце с два комплекта хромозоми се слее с нормален хаплоиден сперматозоид, получената клетка има три комплекта хромозоми, т.е. тя е триплоидна.

Сега всяка клетка в този нов организъм ще бъде триплоидна. За повечето животни това е изключително вредно и тялото няма да оцелее. Растенията са склонни да понасят полиплоидията по-добре и дори да процъфтяват с такива интензивни генетични промени.

Още примери

Ето няколко примера за полиплоидия при растения и животни. Учените предполагат, че две трети от цъфтящите растения са полиплоиди. Повечето папрати и билки са полиплоиди, както и картофи, ябълки, ягоди. Интересен пример са бананите. Бананите са триплоиди и обикновено триплоидните организми не могат да се възпроизвеждат, т.е. те са стерилни. Това означава, че не можете да получите бананови семена, за да сеете повече банани. Земеделските стопани отрязват издънките от растението, преди да произвеждат плодове и да завършат своя цикъл и да засадят ново поколение.

Какво е полиплоидия? Това е наследствено състояние, което има повече от два пълни комплекта хромозоми. Полиплоидите са често срещани сред растенията, както и сред някои групи риби и земноводни. Например, някои саламандри, жаби и пиявици са полиплоиди. Много от тези полиплоидни организми са добре приспособени към околната среда.

Полиплоидни предци

Има много по-малко видове полиплоидни животни от растенията. Точната причина за това не е напълно известна. Някои учени смятат, че това може да се дължи на увеличаване на сложността на структурата на животинските организми в сравнение с растенията. Други предполагат, че полиплоидията може да попречи на образуването на гамети, клетъчното делене или регулиране на генома. Има обаче някои изключения. Примери за полиплоидия в животинското царство са риби, влечуги и насекоми.

Всъщност резултатите от последните изследвания на генома показват, че много видове, които в момента са диплоиди, включително хора, са получени от полиплоидни предци. Тези видове, които са оцелели в древните генотипни дупликации и след това намаляват генома, се наричат ​​палеополиплоиди.

Предимства на полиплоидията

При голям брой полиплоидни клетки от растения, риби и жаби, очевидно трябва да има някои предимства. Често срещан пример в растенията е наблюдението на хибридна енергия или хетерозис, в резултат на което полиплоидното потомство на два диплоидни прекурсора е по-енергично и здраво, отколкото всеки от двата диплоидни родителя. Има няколко възможни обяснения за това наблюдение. Първото е, че принудителното сдвояване на хомоложни хромозоми предотвратява рекомбинацията между геномите на първоначалните прекурсори, ефективно поддържайки хетерозиготността за поколения.

Тази хетерозиготност предотвратява натрупването на рецесивни мутации в геномите на следващите поколения, като по този начин поддържа хибридната енергия. Друг важен фактор е генното излишък в растителните клетки. Тъй като полиплоидното потомство има два пъти повече копия от определен ген, потомството е защитено от вредните ефекти на рецесивните мутации. Това е особено важно по време на гаметофитния етап.

Друго предимство, предоставено от прекомерната генна позиция, е способността да се разнообрази функцията на гените във времето. С други думи, допълнителни копия на гени, които не са необходими за нормална функция на тялото, могат да бъдат използвани по нов и напълно различен начин, което води до нови възможности. В еволюционния избор те играят почти решаваща роля. Полиплоидите са важни за произхода на нови растителни видове.