POLYPLOIDY: JENIS, PADA HAIWAN, PADA MANUSIA, PADA TUMBUHAN - BIOLOGI - 2026

The polyploidy adalah sejenis mutasi genetik adalah penambahan pelengkap penuh (set lengkap) kromosom dengan nukleus sel, membentuk pasangan homolog. Jenis mutasi kromosom ini adalah euploidias yang paling biasa dan dicirikan oleh fakta bahawa badan membawa tiga atau lebih set kromosom yang lengkap.

Organisma (biasanya diploid = 2n) dianggap polyploid apabila memperoleh satu atau lebih set kromosom yang lengkap. Tidak seperti mutasi titik, pembalikan kromosom, dan pendua, proses ini berskala besar, iaitu, ia berlaku pada set kromosom yang lengkap.

Sumber: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivatif kerja: Ehamberg

Daripada menjadi haploid (n) atau diploid (2n), organisma polyploid boleh menjadi tetraploid (4n), octoploid (8n), atau lebih besar. Proses mutasi ini cukup umum pada tanaman dan jarang berlaku pada haiwan. Mekanisme ini dapat meningkatkan kebolehubahan genetik pada organisma sessile yang tidak dapat bergerak.

Polyploidy sangat penting dari segi evolusi dalam kumpulan biologi tertentu, di mana ia merupakan mekanisme yang kerap untuk penghasilan spesies baru kerana beban kromosom adalah keadaan yang boleh diwariskan.

Bilakah polyploidy berlaku?

Gangguan bilangan kromosom boleh berlaku baik di alam dan di populasi yang ditubuhkan di makmal. Mereka juga boleh disebabkan oleh agen mutagenik seperti kolkisin. Walaupun ketepatan meiosis yang luar biasa, penyimpangan kromosom berlaku dan lebih biasa daripada yang disangka.

Polyploidy timbul sebagai akibat dari beberapa perubahan yang boleh berlaku semasa meiosis sama ada pada bahagian meiotik pertama atau semasa profilase, di mana kromosom homolog disusun secara berpasangan untuk membentuk tetrad dan tidak berlaku gangguan yang terakhir berlaku semasa anafase I.

Penampilan spesies baru

Polyploidy penting kerana ia merupakan titik permulaan untuk menghasilkan spesies baru. Fenomena ini merupakan sumber variasi genetik yang penting, kerana menimbulkan ratusan atau ribuan lokus pendua yang dibiarkan bebas untuk memperoleh fungsi baru.

Pada tanaman sangat penting dan agak meluas. Dianggarkan bahawa lebih daripada 50% tanaman berbunga berasal dari polyploidy.

Dalam kebanyakan kes, poliploid berbeza secara fisiologi dari spesies asal dan kerana ini, mereka dapat menjajah persekitaran dengan ciri baru. Banyak spesies penting dalam pertanian (termasuk gandum), adalah poliploid yang berasal dari kacukan.

Jenis-jenis poliploidi

Polyploidies dapat diklasifikasikan mengikut jumlah set kromosom lengkap yang terdapat dalam nukleus sel.

Dalam pengertian ini, organisma yang mengandungi "tiga" set kromosom adalah "triploid", "tetraploid" jika mengandungi 4 set kromosom, pentaploid (5 set), hexaploidae (6 set), heptaploid (tujuh set), octoploid (lapan permainan), nonaploidae (sembilan permainan), decaploid (10 permainan), dan sebagainya.

Sebaliknya, poliploidi juga dapat diklasifikasikan mengikut asal pemberian kromosom. Dalam susunan idea ini, organisma boleh menjadi: autopolyploid atau allopolyploid.

Autopolyploid mengandungi beberapa set kromosom homolog yang berasal dari individu yang sama atau dari individu yang tergolong dalam spesies yang sama. Dalam kes ini, poliploid dibentuk oleh penyatuan gamet yang tidak dikurangkan dari organisma serasi genetik yang dikategorikan sebagai spesies yang sama.

Allopolyploid adalah organisma yang mengandungi kumpulan kromosom yang tidak homolog kerana hibridisasi antara spesies yang berbeza. Dalam kes ini, polyploidy berlaku selepas hibridisasi antara dua spesies yang berkaitan.

Polyploidy pada haiwan

Polyploidy jarang berlaku atau jarang berlaku pada haiwan. Hipotesis yang paling meluas yang menjelaskan frekuensi rendah spesies polyploid pada haiwan yang lebih tinggi adalah bahawa mekanisme penentuan seks mereka yang kompleks bergantung pada keseimbangan yang sangat halus dalam jumlah kromosom dan autosom seks.

Idea ini ditegakkan walaupun telah mengumpulkan bukti dari haiwan yang wujud sebagai polyploid. Ia secara amnya diperhatikan pada kumpulan haiwan yang lebih rendah seperti cacing dan pelbagai jenis cacing pipih, di mana individu biasanya mempunyai gonad lelaki dan perempuan, memudahkan persenyawaan diri.

Spesies dengan keadaan terakhir disebut hermafrodit serasi diri. Sebaliknya, ia juga dapat terjadi pada kelompok lain yang betina dapat melahirkan anak tanpa persenyawaan, melalui proses yang disebut parthenogenesis (yang tidak menunjukkan siklus seksual meiotik normal)

Semasa parthenogenesis, keturunan pada dasarnya dihasilkan oleh pembahagian mitotik sel ibu bapa. Ini merangkumi banyak spesies invertebrata seperti kumbang, isopod, ngengat, udang, pelbagai kumpulan araknid, dan beberapa spesies ikan, amfibia, dan reptilia.

Tidak seperti tumbuhan, spesiasi melalui polyploidy adalah kejadian luar biasa pada haiwan.

Contohnya pada haiwan

Rodent Tympanoctomys barriere adalah spesies tetraploid yang mempunyai 102 kromosom per sel somatik. Ia juga mempunyai kesan "raksasa" pada sperma anda. Spesies allopolyploid ini mungkin berasal dari berlakunya beberapa peristiwa hibridisasi spesies tikus lain seperti Octomys mimax dan Pipanacoctomys aureus.

Polyploidy pada manusia

Polyploidy jarang terjadi pada vertebrata dan dianggap tidak relevan dalam kepelbagaian kumpulan seperti mamalia (berbanding dengan tumbuhan) kerana gangguan yang berlaku dalam sistem penentuan jantina dan mekanisme kompensasi dos.

Dianggarkan lima dari setiap 1000 manusia dilahirkan dengan kecacatan genetik yang serius yang disebabkan oleh kelainan kromosom. Lebih banyak embrio dengan kromosom cacat keguguran, dan banyak lagi yang tidak pernah melahirkan.

Poliploid kromosom dianggap mematikan pada manusia. Walau bagaimanapun, dalam sel somatik seperti hepatosit, kira-kira 50% daripadanya biasanya bersifat polyploid (tetraploid atau octaploid).

Poliploidi yang paling kerap dikesan dalam spesies kita ialah triploid dan tetraploidi lengkap, serta campuran diploid / triploid (2n / 3n) dan diploid / tetraploid (2n / 4n).

Pada yang terakhir, populasi sel diploid normal (2n) wujud bersama dengan sel lain yang mempunyai 3 atau lebih kromosom gandaan haploid, misalnya: triploid (3n) atau tetraploid (4n).

Triploid dan tetraplodia pada manusia tidak dapat dilaksanakan dalam jangka masa panjang. Kematian ketika dilahirkan atau bahkan beberapa hari selepas kelahiran telah dilaporkan dalam kebanyakan kes, berbeza dari kurang dari satu bulan hingga maksimum 26 bulan.

Polyploidy pada tanaman

Kewujudan lebih dari satu genom dalam nukleus yang sama telah memainkan peranan penting dalam asal dan evolusi tumbuhan, menjadi perubahan sitogenetik yang paling penting dalam spesiasi dan evolusi tumbuhan. Tumbuhan adalah pintu masuk ke pengetahuan sel dengan lebih dari dua set kromosom setiap sel.

Dari awal penghitungan kromosom, diperhatikan bahawa pelbagai jenis tumbuhan liar dan penanaman (termasuk beberapa yang paling penting) adalah polyploid. Hampir separuh daripada spesies angiosperma (tumbuhan berbunga) yang diketahui adalah polyploid, begitu juga kebanyakan pakis (95%) dan pelbagai jenis lumut.

Kehadiran polyploidy dalam tanaman gymnosperma jarang berlaku dan sangat berubah-ubah dalam kumpulan angiosperma. Secara umum, telah dinyatakan bahawa tanaman polyploid sangat mudah disesuaikan, mampu menempati habitat yang tidak dapat dimiliki oleh nenek moyang diploid mereka. Tambahan pula, tumbuhan poliploid dengan lebih banyak salinan genomik mengumpul “kebolehubahan” yang lebih besar.

Di dalam tumbuhan, mungkin allopolyploids (yang paling umum di alam) memainkan peranan penting dalam spesiasi dan penyesuaian radiasi banyak kumpulan.

Peningkatan hortikultur

Di tumbuh-tumbuhan, poliploidi dapat berasal dari beberapa fenomena yang berbeza, mungkin yang paling sering adalah kesalahan semasa proses meiosis yang menimbulkan gamet diploid.

Lebih dari 40% tanaman yang ditanam adalah polyploid, antaranya alfalfa, kapas, kentang, kopi, strawberi, gandum antara lain, tanpa hubungan antara peliharaan dan poliploidi tanaman.

Oleh kerana colchicine dilaksanakan sebagai agen untuk mendorong polyploidy, ia telah digunakan pada tanaman tanaman untuk tiga sebab:

-Untuk menghasilkan polyploidy pada spesies penting tertentu, sebagai usaha untuk mendapatkan tanaman yang lebih baik, kerana di polyploid biasanya ada fenotip di mana terdapat pertumbuhan "gigabyte" yang terkenal kerana jumlah sel yang lebih banyak. Ini telah memungkinkan kemajuan yang ketara dalam bidang hortikultur dan dalam bidang peningkatan genetik tumbuhan.

-Untuk poliploidisasi kacukan dan mendapatkan semula kesuburan sedemikian rupa sehingga sebilangan spesies direka bentuk semula atau disintesis.

-Dan akhirnya, sebagai kaedah untuk memindahkan gen antara spesies dengan tahap kepincangan yang berbeza atau dalam spesies yang sama.

Contohnya pada tanaman

Di dalam tumbuhan, poliploid semula jadi yang sangat penting dan sangat menarik ialah roti gandum, Triticum aestibum (hexaploid). Seiring dengan rai, poliploid yang disebut "Triticale" sengaja dibuat, sebuah allopolyploid dengan produktiviti gandum yang tinggi dan kekuatan rai, yang berpotensi besar.

Gandum dalam tanaman yang ditanam sangat penting. Terdapat 14 spesies gandum yang telah berkembang oleh allopolyploidy, dan mereka membentuk tiga kumpulan, satu dari 14, yang lain dari 28 dan yang terakhir dari 42 kromosom. Kumpulan pertama merangkumi spesies tertua dari genus T. monococcum dan T. boeoticum.

Kumpulan kedua terdiri daripada 7 spesies dan nampaknya berasal dari hibridisasi T. boeoticum dengan spesies ramuan liar dari genus lain yang disebut Aegilops. Penyeberangan menghasilkan hibrida steril yang kuat yang melalui penduaan kromosom dapat menghasilkan allotetraploid yang subur.

Kumpulan ketiga dari 42 kromosom adalah di mana roti gandum berada, yang mungkin berasal dari hibridisasi spesies tertraploid dengan spesies lain Aegilops diikuti oleh penduaan pelengkap kromosom.

Rujukan

1. Alcántar, JP (2014). Polyploidy dan kepentingan evolusi. Masalah kekurangan dan Teknologi, 18: 17-29.
2. Ballesta, FJ (2017). Beberapa pertimbangan bioetika berkaitan dengan kewujudan kes manusia dengan tetraploidy atau triploidy lengkap, dilahirkan hidup. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Castro, S., & Loureiro, J. (2014). Peranan pembiakan dalam asal dan evolusi tanaman polyploid. Majalah Ecosistemas, 23 (3), 67-77.
4. Freeman, S dan Herron, JC (2002). Analisis Evolusi. Pendidikan Pearson.
5. Hichins, CFI (2010). Asal genetik dan geografi tetraploid rodent Tympanoctomys barriere (Octodontidae), berdasarkan analisis urutan mitokondria sitokrom b (Disertasi Doktoral, Institut Ekologi).
6. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Prinsip Zoologi Bersepadu. New York: McGraw-Hill. Edisi ^ke- 14 .
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., & Quiñones Maza, O. (1999). Diploma-tetraploid myxoloidy: laporan pertama dalam tetapan kami. Jurnal Pediatrik Kuba, 71 (3), 168-173.
8. Schifino-Wittmann, MT (2004). Polyploidy dan kesannya terhadap asal dan evolusi tanaman liar dan ditanam. Majalah agrociencia Brazil, 10 (2): 151-157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Pengenalan kepada Analisis Genetik. McGraw-Hill Interamericana. Edisi ^ke- 4 .