У растений полиплоидия встречается чаще чем у животных
Что такое полиплоидия? Роль полиплоидии в природе
Что такое полиплоидия? Наверное, каждый знает, что человек получает по 23 хромосомы от отца и матери при зачатии. Люди могут называться диплоидами («ди» означает «два» и «плоид» означает «средства», имеющие отношение к хромосомам, или к частям ДНК), так как они получают только два набора. Любой организм с более чем двумя наборами хромосом называется полиплоидным. Какие можно привести примеры полиплоидии у растений, животных и людей. Какие существуют типы?
Что такое полиплоидия?
Сам термин «полиплоидия» означает наличие множества полных наборов генетической информации. Большинство существ с половым способом размножения имеют четное количество хромосом: один набор от мамы и один набор от папы. Важно помнить, что эти комплекты похожи, но они не идентичны.
Клетки используют всю хранящуюся в них генетическую информацию. Из-за этого полиплоидные живые существа имеют более высокие уровни «дозировки» каждого произведенного гена, обычно приводящие к увеличению клеток, большим размерам и увеличению потомства.
Виды полиплоидии
Вот некоторые из наиболее распространенных типов:
Полиплоидия в растениях
У каких организмов встречается полиплоидия? Чаще всего она наблюдается в царстве растений. Тысячи лет селективного культивирования и селекции растений привели к созданию плодородных пищевых растений, которые обычно являются тетраплоидными и гексаплоидными.
Если сравнить диплоидные и тетраплоидные разновидности одного и того же типа растений, очень часто тетраплоидные растения растут все более и более продуктивно. Полиплоидия в селекции играет очень важную роль в наше время.
Полиплоидия у животных
Среди животных она часто наблюдается у рыб и амфибий. В общем, существует генетическая предвзятость для плоидных чисел у животных. Тростники с неравным количеством хромосом, или хромосом, содержащих неправильные хромосомы, обычно не могут производить потомство.
Что такое полиплоидия? Какие конкретные примеры видообразования можно привести у растений и животных?
Триплоиды
Прежде чем разбираться с полиплоидией, нужно немного понять, как тела создают новые клетки. Все человеческие клетки диплоидные, поэтому, когда создаются гаметы, они должны быть гаплоидными, или иметь только один набор хромосом, чтобы новый организм снова мог быть диплоидным. Однако во время этого процесса иногда что-то идет не так. Наиболее распространенным явлением является то, что иногда одна новая гамета получает две копии хромосом. Это может произойти, когда самки производят яйцеклетки. Когда яйцо с двумя наборами хромосом сливается с нормальным гаплоидным сперматозоидом, результирующая клетка имеет три набора хромосом, то есть она триплоидная.
Теперь каждая клетка в этом новом организме будет триплоидной. Для большинства животных это крайне вредно, и организм не выживет. Растения, как правило, лучше переносят полиплоидию и даже процветают с такими интенсивными генетическими изменениями.
Еще примеры
Вот некоторые примеры полиплоидии у растений и животных. Ученые предположили, что две трети цветущих растений являются полиплоидами. Большинство папоротников и трав – это полиплоиды, а также картофель, яблоки, клубника. Бананы представляют собой интересный пример. Бананы являются триплоидами, и обычно триплоидные организмы не могут воспроизводить себя, то есть они стерильны. Это означает, что вы не можете получить семена бананов, чтобы посеять больше бананов. Фермеры отрезают побеги со стороны растения, прежде чем они производят фрукты и заканчивают свой цикл, и высаживают новое поколение.
Что такое полиплоидия? Это наследуемое состояние, обладающее более чем двумя полными наборами хромосом. Полиплоиды распространены среди растений, а также среди определенных групп рыб и амфибий. Например, некоторые саламандры, лягушки и пиявки являются полиплоидами. Многие из этих полиплоидных организмов хорошо адаптированы к окружающей среде.
Полиплоидные предки
Существует гораздо меньше видов полиплоидных животных, чем растений. Точная причина этого не совсем известна. Некоторые ученые считают, что это может быть связано с увеличением сложности строения организмов животных по сравнению с растениями. Другие предполагают, что полиплоидия может препятствовать образованию гамет, делению клеток или регуляции генома. Однако есть некоторые исключения. Примерами полиплоидии в животном мире являются рыбы, рептилии и насекомые.
Фактически недавние результаты исследований генома показывают, что многие виды, которые в настоящее время являются диплоидами, включая людей, были получены из полиплоидных предков. Эти виды, которые пережили древние генотипические дупликации, а затем редукцию генома, называются палеополиплоидами.
Преимущества полиплоидии
В большом числе полиплоидных клеток растений, рыб и лягушек, очевидно, должны быть некоторые преимущества. Общим примером в растениях является наблюдение гибридной энергии, или гетерозиса, в результате чего полиплоидное потомство двоих диплоидных предшественников, является более энергичным и здоровым, чем любой из двух диплоидных родителей. Существует несколько возможных объяснений этого наблюдения. Первый заключается в том, что принудительное спаривание гомологичных хромосом предотвращает рекомбинацию между геномами исходных предшественников, эффективно поддерживая гетерозиготность в течение поколений.
Эта гетерозиготность предотвращает накопление рецессивных мутаций в геномах последующих поколений, тем самым поддерживая гибридную энергию. Другим важным фактором является избыточность генов в клетках растений. Поскольку у полиплоидного потомства в два раза больше копий какого-либо конкретного гена, потомство защищено от пагубных последствий рецессивных мутаций. Это особенно важно во время стадии гаметофита.
Другим преимуществом, обеспечиваемым избыточным положением генов, является способность диверсифицировать функцию генов с течением времени. Другими словами, дополнительные копии генов, которые не требуются для нормальной функции организма, могут в конечном итоге использоваться по-новому и совершенно по-разному, что приводит к новым возможностям. В эволюционном выборе они играют чуть ли не решающую роль. Полиплоиды важны в происхождении новых видов растений.
Что такое полиплоидия, ее значение и роль в образовании видов
Полиплоидия – это увеличение количества хромосомных наборов в клетках растений или животных, которое кратно одинарному числу хромосом.
Гаметы в основном гаплоидны (имеют один набор хроматид), соматические – диплоидны. Если клетки живого организма содержат больше 2 наборов хромосом, то его называют полиплоидом. Триплоиды включают 3 набора, тетраплоиды – 4, пентаплоиды – 5. Особи, с нечетным набором хромосом, не могут давать потомства. Это связано с тем, что их гаметы не имеют полного набора хромосом и не способны к делению.
Как возникает полиплоидия
Полиплоидия — одна из форм изменчивости. Обеспечивает видовое разнообразие, когда потомство приобретает новые черты, отличаясь фенотипически от родителей.
Основное условие — отсутствие расхождения хромосом в мейозе. При этом половая клетка будет иметь диплоидный хромосомный набор. Если ее скрестить с гаплоидной клеткой получится триплоид, если же произойдет слияние между клетками с одинаковым количеством хромосомных наборов – образуется тетраплоидная зигота.
У каких организмов встречается полиплоидия? Среди диких видов растений, особенно цветковых, полиплоидия наблюдается часто (полиплоидов примерно половина). Поскольку растения могут размножаться вегетативно, полиплоидность не мешает им давать потомство, в отличие от животных.
В животном мире такое явление редкое, поскольку нерасхождение хромосом в мейозе приводит к генетическим ошибкам. Полиплоидия у животных характерна для некоторых гермафродитов (представители типа Черви) и особей, которые размножаются без оплодотворения. Плоидность простейших отличается колоссальным количеством наборов хромосом (около ста).
Роль полиплоидии в образовании видов
Около 75% нынешних сортов культурных растений — полиплоиды. Это овощи и фрукты, злаки, а также цитрусовые и лекарственные растения. Популярные триплоиды: арбузы и виноград без косточек. Данные виды доказывают стерильность триплоидных организмов, поскольку не могут давать потомства.
Полиплоидия нашла применение среди селекционеров, которые создают новые сорта растений. В основе метода лежит искусственное увеличение хромосомных наборов в клетках живых организмов, которое всегда кратно гаплоидному набору. Вследствие этого идет интенсивный рост клеток и особи в целом.
На сегодняшний день выведено много новых, плодовитых и устойчивых сортов. Для получения желаемого результата, применяют такой мутаген, как колхицин. Он препятствует расхождению хромосом во время деления.
Мутации с увеличением числа хромосом возникают также под влиянием температуры, радиации, или вследствие перемены внутреннего состояния клетки. Таким образом, под влиянием внешних факторов не образуется веретено деления, и процесс распределения генетической информации между дочерними клетками останавливается. Причиной возникновения полиплоидии может стать эндомитоз – идет удвоение количества хромосом, но само ядро не делится.
Клеточная полиплоидия делает растения более стойкими к переменам окружающей среды, и воздействию чужеродных агентов. Такая выносливость обусловлена тем, что в случае гибели нескольких гомологичных хромосом, большинство все же продолжают функционировать.
Используют для селекции также аллополиплоидные организмы. Хромосомные наборы таких особей различаются: набором генов, формой или количеством хромосом. Так, скрещивание растений различных родов, к примеру, ржи и пшеницы, дает в результате гибрида с одинарным набором ржи и одинарным набором пшеницы. Данное потомство не будет способно к дальнейшему воспроизведению себе подобных, только увеличение числа хромосом обоих растений даст возможность возобновить репродуктивную функцию.
Значение полиплоидии
Полиплоидия сыграла огромную роль в эволюции диких и окультуренных растений (предполагают, что 30% растений появились благодаря полиплоидии). Свидетельством роли полиплоидии в эволюционном становлении растительного мира служат полиплоидные ряды. В таком случае представители одного рода формируют эуплоидный ряд с увеличением количества хромосомных наборов.
Усовершенствованная морфология и физиология полиплоидных растений дает им возможность заселять новые места, которые недоступны другим видам из-за неблагоприятные внешние условия.
Многие века человек неосознанно вел отбор полиплоидных видов, которые приносили большие урожаи, были выносливы к плохим погодным условиям и действию патогенных микроорганизмов. Овладение методом экспериментального образования полиплоидов дало возможность внедрить высокопродуктивные виды, например, триплоидную сахарную свеклу, или перечную мяту.
Полиплоидия также встречается при патологическом разрастании ткани, образовании злокачественных опухолей.
Полиплоидия: типы, у животных, у людей, у растений.
Содержание:
В полиплоидия Это тип генетической мутации, заключающийся в добавлении полного набора (полных наборов) хромосом к ядру клетки, образующих гомологичные пары. Этот тип хромосомной мутации является наиболее распространенным среди эуплоидий и характеризуется тем, что в организме содержится три или более полных набора хромосом.
Организм (обычно диплоид = 2n) считается полиплоидным, если он приобретает один или несколько полных наборов хромосом. В отличие от точечных мутаций, хромосомных инверсий и дупликаций, этот процесс является крупномасштабным, то есть он происходит на полных наборах хромосом.
Вместо гаплоида (n) или диплоида (2n) полиплоидный организм может быть тетраплоидом (4n), октоплоидом (8n) или выше. Этот процесс мутации довольно часто встречается у растений и редко встречается у животных. Этот механизм может увеличить генетическую изменчивость сидячих организмов, которые не могут перемещаться.
Полиплоидия имеет большое значение с точки зрения эволюции в определенных биологических группах, где она представляет собой частый механизм для генерации новых видов, поскольку хромосомная нагрузка является наследственным заболеванием.
Когда возникает полиплоидия?
Нарушения числа хромосом могут возникать как в природе, так и в лабораторно установленных популяциях. Их также можно индуцировать мутагенными агентами, такими как колхицин. Несмотря на невероятную точность мейоза, хромосомные аберрации действительно происходят и встречаются чаще, чем можно было бы подумать.
Полиплоидия возникает в результате некоторых изменений, которые могут происходить во время мейоза, либо в первом мейотическом делении, либо во время профазы, когда гомологичные хромосомы организованы парами, образуя тетрады, и нерасхождение последних происходит во время анафаза I.
Появление новых видов
Полиплоидия важна, так как это отправная точка для возникновения новых видов. Этот феномен является важным источником генетической изменчивости, поскольку он дает начало сотням или тысячам дублирующих локусов, которые остаются свободными для получения новых функций.
В растениях это особенно важно и довольно широко распространено. По оценкам, более 50% цветковых растений произошли от полиплоидии.
В большинстве случаев полиплоиды физиологически отличаются от исходных видов и благодаря этому могут колонизировать среду с новыми характеристиками. Многие важные виды в сельском хозяйстве (включая пшеницу) представляют собой полиплоиды гибридного происхождения.
Типы полиплоидии
Полиплоидии можно классифицировать по количеству наборов или полных наборов хромосом, присутствующих в ядре клетки.
В этом смысле организм, содержащий «три» набора хромосом, является «триплоидным», «тетраплоидным», если он содержит 4 набора хромосом, пентаплоид (5 наборов), гексаплоид (6 наборов), гептаплоид (семь наборов), октоплоид (восемь наборов). игр), nonaploidae (девять игр), decaploid (10 игр) и т. д.
С другой стороны, полиплоидии также можно классифицировать по происхождению хромосомных данных. В этом порядке представлений организм может быть автополиплоидом или аллополиплоидом.
Автополиплоид содержит несколько наборов гомологичных хромосом, полученных от одного и того же человека или от человека, принадлежащего к одному виду. В этом случае полиплоиды образуются путем объединения невосстановленных гамет генетически совместимых организмов, занесенных в каталог как один и тот же вид.
Полиплоидия у животных
Полиплоидия у животных встречается редко. Наиболее распространенная гипотеза, объясняющая низкую встречаемость полиплоидных видов у высших животных, заключается в том, что их сложные механизмы определения пола зависят от очень тонкого баланса числа половых хромосом и аутосом.
Эта идея сохранилась, несмотря на накопление доказательств существования полиплоидов животных. Обычно это наблюдается у низших групп животных, таких как черви и широкий спектр плоских червей, у которых обычно есть гонады мужских и женских особей, что способствует самооплодотворению.
Виды с последним состоянием называются самосовместимыми гермафродитами. С другой стороны, это также может происходить в других группах, самки которых могут давать потомство без оплодотворения, посредством процесса, называемого партеногенезом (который не подразумевает нормальный мейотический половой цикл).
Во время партеногенеза потомство производится в основном путем митотического деления родительских клеток. Сюда входят многие виды беспозвоночных, такие как жуки, равноногие моли, бабочки, креветки, различные группы паукообразных и некоторые виды рыб, амфибий и рептилий.
Примеры на животных
Грызун Tympanoctomys barriere это тетраплоидный вид, который имеет 102 хромосомы на соматическую клетку. Это также оказывает «гигантский» эффект на вашу сперму. Этот вид аллополиплоидов, вероятно, возник в результате нескольких событий гибридизации других видов грызунов, таких как Octomys mimax Y Pipanacoctomys aureus.
Полиплоидия у человека
Полиплоидия редко встречается у позвоночных и считается неуместной для диверсификации групп, таких как млекопитающие (в отличие от растений), из-за сбоев в системе определения пола и в механизме компенсации дозы.
По оценкам, пять человек из 1000 рождаются с серьезными генетическими дефектами, связанными с хромосомными аномалиями. Еще больше эмбрионов с хромосомными дефектами выкидывают самопроизвольно, а многие еще не доживают до рождения.
У человека хромосомные полиплоидии считаются летальными. Однако в соматических клетках, таких как гепатоциты, около 50% из них обычно полиплоидные (тетраплоидные или октаплоидные).
В последнем случае популяция нормальных диплоидных клеток (2n) сосуществует с другой популяцией, которая имеет 3 или более гаплоидных кратных хромосом, например: триплоид (3n) или тетраплоид (4n).
Триплоидии и тетраплодии у человека не жизнеспособны в долгосрочной перспективе. В большинстве случаев сообщалось о смерти при рождении или даже в течение нескольких дней после рождения, в диапазоне от менее одного месяца до максимум 26 месяцев.
Полиплоидия у растений
Существование более чем одного генома в одном ядре сыграло важную роль в происхождении и эволюции растений, будучи, возможно, наиболее важным цитогенетическим изменением в видообразовании и эволюции растений. Растения были воротами к знаниям о клетках с более чем двумя наборами хромосом на клетку.
С самого начала подсчета хромосом было замечено, что большое количество диких и культурных растений (включая некоторые из наиболее важных) полиплоидны. Почти половина известных видов покрытосеменных (цветковых) являются полиплоидными, как и большинство папоротников (95%) и самые разнообразные мхи.
Присутствие полиплоидии у голосеменных растений редко и сильно варьирует в группах покрытосеменных. В целом, было указано, что полиплоидные растения очень легко приспосабливаются, поскольку могут занимать места обитания, которые не могли быть у их диплоидных предков. Более того, полиплоидные растения с большим количеством геномных копий накапливают большую «изменчивость».
В пределах растений, возможно, аллополиплоиды (более распространенные в природе) играли фундаментальную роль в видообразовании и адаптивном излучении многих групп.
Улучшение садоводства
У растений полиплоидия может возникать в результате нескольких различных явлений, возможно, наиболее частыми из которых являются ошибки в процессе мейоза, приводящие к образованию диплоидных гамет.
Более 40% культурных растений являются полиплоидными, включая люцерну, хлопок, картофель, кофе, клубнику, пшеницу, среди прочего, без связи между одомашниванием и полиплоидией растений.
Поскольку колхицин применялся как агент, вызывающий полиплоидию, он использовался в сельскохозяйственных культурах в основном по трем причинам:
-Для создания полиплоидии у некоторых важных видов, как попытка получить лучшие растения, так как у полиплоидов обычно есть фенотип, в котором наблюдается заметный рост «гигабайт» из-за того, что имеется большее количество клеток. Это позволило добиться заметных успехов в садоводстве и в области генетического улучшения растений.
-Для полиплоидизации гибридов и восстановления фертильности таким образом, чтобы некоторые виды были переработаны или синтезированы.
-И, наконец, как способ передачи генов между видами с разной степенью плоидности или внутри одного и того же вида.
Примеры в растениях
Пшеница в культурных растениях играет исключительно важную роль. Существует 14 видов пшеницы, которые эволюционировали путем аллополиплоидии, и они образуют три группы: одну из 14, другую из 28 и последнюю из 42 хромосом. В первую группу входят самые старые виды рода. Т. monococcum Y T. boeoticum.
Вторая группа состоит из 7 видов и, по-видимому, происходит от гибридизации T. boeoticum с видом дикорастущих трав другого рода, называемого Эгилопс. Скрещивание дает сильный стерильный гибрид, который в результате дупликации хромосом может привести к фертильному аллотетраплоиду.
Почему полиплоидия встречается чаще у растений, чем у животных?
Обсуждение вопроса:
Для недавно образовавшегося полиплоида основная проблема — это размножение, так как в мейозе спариваются не две, а больше гомологичных хромосом и, как правило, нормально спариваться и разойтись к полюсам они не могут. Возникает и проблема нахождения полиплоидного партнера. Растения же обладают естественными механизмами сохранения полиплоидии: это вегетативное размножение и апомиксис. При апомиксисе образование зиготы происходит без оплодотворения (лишь иногда сперматозоиды служат для стимуляции деления зиготы). Названные механизмы способствуют сохранению полиплоидии в ряде поколений; не происходит «разрушения полиплоидов» из-за неправильного расхождения хромосом; у постоянных апомиксов мейоз практически выпадает. После образования полиплоидной популяции путем вегетативного размножения или апомиксиса возможны скрещивания внутри нее, если будут заново отрегулированы механизмы мейоза.
Полиплоидия у животных чаще искажает нормальный путь эмбрионального развития, не дает ему завершиться. Видимо, это связано с тем, что процессы развития и дифференцировки, отношения зародыша с материнским организмом у животных иные, чем у растений.
Кроме того, у полиплоидных организмов может быть нарушено определение пола, особенно для гетерогаметного пола. А разделение на два пола, особенно определенных генетически, чаще встречается у животных, чем у растений.
Триплоиды и тетраплоиды могут образовываться как результат полиспермии и соматического удвоения хромосом.
Если у земноводных и пресмыкающихся (лягушки, тритоны, саламандры, ящерицы) в потомстве появляются триплоидные и тетраплоидные личинки, то у млекопитающих (в частности, у мышей) триплоидные эмбрионы не доживают до рождения. Очевидно, это связано с большими нарушениями в развитии эмбрионов.
В то же время у млекопитающих, как и у других многоклеточных животных, в соматических клетках ряда тканей полиплоидия распространена довольно широко (возникает в результате эндомитозов).
В эволюции животного мира полиплоидия, очевидно, не сыграла большой роли.
ПОЛИПЛОИДИЯ
Полезное
Смотреть что такое «ПОЛИПЛОИДИЯ» в других словарях:
ПОЛИПЛОИДИЯ — (от греч. polyploos многократный и eidos вид) наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма. Широко распространена у растений (большинство культурных растений полиплоиды), среди… … Большой Энциклопедический словарь
ПОЛИПЛОИДИЯ — ПОЛИПЛОИДИЯ, наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов ХРОМОСОМ в клетках или ядрах организма. Наиболее часто встречается у растений, в частности у злаковых, а из многоклеточных животных у дождевых червей.… … Научно-технический энциклопедический словарь
ПОЛИПЛОИДИЯ — (от греческого polyploos многократный и eidos вид), наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма. Распространена у растений (большинство культурных растений полиплоиды), среди… … Современная энциклопедия
Полиплоидия — явление, когда в составе вириона имеются два идентичных генома; два или более разных геномов; один геном, содержащий генетическую информацию двух вирусов. (Источник: «Словарь терминов микробиологии») … Словарь микробиологии
полиплоидия — сущ., кол во синонимов: 2 • автополиплоидия (1) • аутополиплоидия (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
полиплоидия — Кратно увеличенное по отношению к диплоидному набору число хромосом; различают аутополиплоидию (см. autopolyploid) и аллополиплоидию, некратное диплоидному набору число хромосом называют анеуплоидией. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский… … Справочник технического переводчика
Полиплоидия — (от греческого polyploos многократный и eidos вид), наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма. Распространена у растений (большинство культурных растений полиплоиды), среди… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Полиплоидия — Плоидность характеристика клетки или многоклеточного организма в отношении состава хромосом, находящихся в ядре клетки. Различают клетки гаплоидные (с одинарным набором непарных хромосом), диплоидные (с парными хромосомами), полиплоидные (их… … Википедия
Полиплоидия — (от греч. polýploos многопутный, здесь многократный и éidos вид) кратное увеличение числа хромосом (См. Хромосомы) в клетках растений или животных. П. широко распространена в мире растений. Среди раздельнополых животных встречается редко … Большая советская энциклопедия
полиплоидия — и; ж. [от греч. polyploos многократный и eidos вид] Биол. Кратное увеличение числа хромосом в клетке. Экспериментальная п. П. в растительном мире. * * * полиплоидия (от греч. polýploos многократный и éidos вид), наследственное изменение,… … Энциклопедический словарь