POLIPLOIDÍA: TIPUS, EN ANIMALS, EN HUMANS, EN PLANTES - BIOLOGIA - 2025

La poliploïdia és un tipus de mutació genètica que consisteix en l'addició d'una dotació completa (jocs complets) de cromosomes a l'nucli cel·lular, constituint parells homòlegs. Aquest tipus de mutació cromosòmica és la més comuna de les euploidias i es caracteritza perquè l'organisme porta tres o més jocs complets de cromosomes.

Un organisme (diploide normalment = 2n) és considerat poliploide quan adquireix un o més conjunts complets de cromosomes. A diferència de les mutacions puntuals, inversions cromosòmiques i les duplicacions, aquest procés és gran escala, és a dir, es dóna sobre dotacions completes de cromosomes.

Font: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivative work: Ehamberg

En lloc de ser haploide (n) o diploide (2n), un organisme poliploide pot ser tetraploide (4n), octoploide (8n) o més gran. Aquest procés de mutació és bastant freqüent en plantes i resulta estrany en animals. Aquest mecanisme pot incrementar la variabilitat genètica en aquells organismes sèssils que no són capaços de traslladar-se de ambient.

La poliploïdia és de gran importància en termes evolutius en certs grups biològics, on constitueix un mecanisme freqüent de generació de noves espècies ja que la càrrega cromosòmica és una condició heretable.

Quan ocorre la poliploïdia?

Les pertorbacions en el nombre de cromosomes poden ocórrer tant en la naturalesa com en poblacions establertes en laboratori. A més poden induir-se amb agent mutagènics com la colquicina. Tot i la increïble precisió de la meiosi, ocorren aberracions cromosòmiques i són més comuns del que no sembla.

La poliploïdia sorgeix com a resultat d'algunes alteracions que poden ocórrer durant la meiosi ja sigui en la primera divisió meiòtica o durant la profase, en la qual els cromosomes homòlegs s'organitzen en parells per formar tètrades i passa una no-disjunció d'aquestes últimes durant la anafase I.

Aparició d'espècies noves

La poliploïdia és important ja que és un punt de partida per originar noves espècies. Aquest fenomen és una font important de variació genètica, ja que dóna lloc a centenars o milers de loci duplicats que quedessin lliures per obtenir noves funcions.

En les plantes és particularment important i bastant difós. S'estima que més de el 50% de les plantes amb flor s'han originat per poliploïdia.

En la majoria dels casos els poliploides difereixen fisiològicament de les espècies originàries ia causa d'això, poden colonitzar ambients amb noves característiques. Moltes espècies importants en l'agricultura (incloent el blat), són poliploides d'origen híbrid.

Tipus de poliploidía

Les poliploïdies es poden classificar d'acord a el nombre de sets o jocs cromosòmics complets presents en el nucli cel·lular.

En aquest sentit, un organisme que conté "tres" jocs de cromosomes és "triploide", "tetraploide" si conté 4 jocs de cromosomes, pentaploide (5 jocs), hexaploidae (6 jocs), heptaploide (set jocs), octoploide (vuit jocs), nonaploidae (nou jocs), decaploide (10 jocs), i així successivament.

D'altra banda, també es poden classificar les poliploïdies segons sigui l'origen de les dotacions cromosòmiques. En aquest ordre d'idees, un organisme pot ser: autopoliploide o alopoliploïdes.

Un autopoliploide conté diversos jocs de cromosomes homòlegs derivats de el mateix individu o bé d'un individu pertanyent a la mateixa espècie. En aquest cas, els poliploides són formats per la unió de gàmetes no reduïts d'organismes genèticament compatibles que són catalogats com la mateixa espècie.

Un alopoliploïdes és aquell organisme que conté jocs de cromosomes no homòlegs causa de hibridació entre diferents espècies. En aquest cas, la poliploïdia es presenta després de la hibridació entre dues espècies relacionades.

Poliploidía en animals

En els animals la poliploïdia és rara o poc freqüent. La hipòtesi més estesa que explica la petita freqüència d'espècies poliploides en animals superiors és que els seus complexos mecanismes de determinació sexual depenen d'un equilibri molt delicat en el nombre de cromosomes sexuals i els autosomes.

Aquesta idea ha estat mantinguda malgrat l'evidència acumulada d'animals que existeixen com poliploides. Generalment s'observa en grups animals inferiors com els cucs i una gran varietat de platihelmints, on els individus solen posseir tant gònades masculines com femenines facilitant l'autofecundació.

Les espècies que presenten aquesta última condició es denominen hermafrodites autocompatibles. D'altra banda, també pot ocórrer en altres grups les femelles poden donar descendència sense fecundació, mitjançant un procés anomenat partenogènesi (la qual cosa no implica un cicle sexual meiòtic normal)

Durant la partenogènesi, els descendents es produeixen bàsicament per divisió mitòtica de les cèl·lules parentals. Aquí s'inclouen moltes espècies d'invertebrats com escarabats, isòpodes, arnes, gambetes, diversos grups d'aràcnids i algunes espècies de peixos, amfibis i rèptils.

A diferència de les plantes, en els animals l'especiació a través de la poliploïdia constitueix un esdeveniment excepcional.

Exemples en animals

El rosegador tympanoctomys barrerae és una espècie tetraploide que posseeix 102 cromosomes per cèl·lula somàtica. A més presenta un efecte "gigues" en els seus espermatozoides. Aquesta espècie alopoliploïdes probablement es va originar per l'ocurrència de diversos esdeveniments d'hibridació d'altres espècies de rosegadors com Octomys Mimax i pipanacoctomys aureus.

Poliploidía en humans

La poliploïdia és poc comú en vertebrats i és considerada irrellevant en la diversificació de grups com els mamífers (a diferència de les plantes) a causa de les disrupcions que ocorren en el sistema de determinació de el sexe i en el mecanisme de compensació de dosi.

S'estima que cinc de cada 1.000 humans neixen amb defectes genètics greus atribuïbles a anomalies cromosòmiques. Un nombre encara més gran d'embrions amb defectes cromosòmics s'avorten espontàniament i molts més mai arriben a l'naixement.

En els humans les poliploïdies cromosòmiques són considerades letals. No obstant això en cèl·lules somàtiques com els hepatòcits, prop de el 50% d'aquestes són normalment poliploides (tetraploide o octaploide).

Les poliploïdies més freqüentment detectades en la nostra espècie són les triploidías i tetraploidías completes, a més mixoploides diploide / triploide (2n / 3n) i diploide / tetraploide (2n / 4n).

En aquestes últimes, coexisteix una població de cèl·lules normals diploides (2n), amb una altra que té 3 o més múltiples haploides de cromosomes, per exemple: triploide (3n) o tetraploide (4n).

Les triploidías i tetraplodías en humans no són viables a llarg termini. S'ha reportat en la majoria dels casos mort a l'naixement o inclusivament als pocs dies de l'naixement variant des de menys d'un mes fins a un màxim de 26 mesos.

Poliploidía en plantes

L'existència de més d'un genoma en el mateix nucli ha tingut un paper important en l'origen i evolució de les plantes, sent potser l'alteració citogenètica més important en l'especiació i evolució vegetal. Les plantes van ser la porta d'entrada a el coneixement de cèl·lules amb més de dos jocs de cromosomes per cèl·lula.

Des de l'inici dels recomptes cromosomales es va observar que una gran varietat de plantes silvestres i conreades (incloent algunes de les més importants) són poliploides. Gairebé la meitat de les espècies d'angiospermes (plantes amb flors) conegudes són poliploides, així mateix, la majoria de les falgueres (95%) i una gran varietat de molses.

La presència de poliploïdia en les plantes gimnospermes és rara i altament variable en els grups d'angiospermes. En general, s'ha assenyalat que les plantes poliploides són altament adaptables, podent ocupar hàbitats que els seus ancestres diploides no van poder. A més les plantes poliploides amb més còpies genòmiques acumulen més gran "variabilitat".

Dins de les plantes, potser les alopoliploides (més comuns en la naturalesa) van tenir un paper fonamental en l'especiació i radiació adaptativa de molts grups.

Millora en l'horticultura

En els vegetals l'poliploïdia pot originar-se a partir de diversos fenòmens diferents, sent potser els més freqüents els errors durant el procés de meiosi que donen lloc a gàmetes diploides.

Més de 40% de les plantes cultivades són poliploides, entre elles l'alfals, el cotó, la patata, cafè, maduixes, blat entre d'altres, sense existir una relació entre la domesticació i la poliploïdia de les plantes.

Des que es va implementar la colquicina com a agent per induir la poliploïdia, es va usar en plantes de cultiu bàsicament per tres raons:

-Per generar poliploïdia en certes espècies d'importància, com un intent d'obtenir plantes millors, ja que en poliploides sol presentar un fenotip en el qual hi ha un notable creixement de mida "gigues" pel fet que hi ha un major nombre de cèl·lules. Això ha permès notables avenços en horticultura i en el camp de la millora genètica vegetal.

-Per poliploidización d'híbrids i que recuperin la fertilitat de manera que es redissenya o es sintetitza alguna espècie.

-I finalment com a forma de transferir gens entre espècies amb diferent grau de ploïdia o dins d'una mateixa espècie.

Exemples en plantes

Dins de les plantes una poliploide natural de gran importància i particularment interessant és el blat de el pa, Triticum aestibum (hexaploide). Juntament amb el sègol va ser construït intencionalment 1 poliploide denominat "Triticale», un alopoliploïdes amb l'elevada productivitat de l'blat i la robustesa de el sègol, el qual posseeix un gran potencial.

El blat dins de les plantes cultivades ha estat notablement essencial. Existeixen 14 espècies de blat que han evolucionat per alopoliploidía, i formen tres grups, un de 14, un altre de 28 i un últim de 42 cromosomes. El primer grup inclou les espècies més antigues de l'gènere T. monococcum i T. boeoticum.

En el segon grup està conformat per 7 espècies i aparentment deriva de la hibridació de T. boeoticum amb una mena de bulli silvestre d'un altre gènere anomenat Aegilops. L'encreuament produeix un híbrid vigorós estèril que mitjançant duplicació de cromosomes pot resultar en un alotetraploide fèrtil.

El tercer grup de 42 cromosomes és on hi ha els blats de pa, que es van originar probablement a través d'hibridació d'una espècie tertraploide amb una altra espècie de l'Aegilops seguit d'una duplicació de l'complement cromosòmic.

referències

1. Alcántar, JP (2014). La poliploïdia i la seva importància evolutiva. Temes deficiència i Tecnologia, 18: 17-29.
2. Ballesta, FJ (2017). Algunes consideracions bioètiques en relació amb l'existència de casos d'éssers humans amb tetraploidía o triploïdia completes, nascuts vius. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Castro, S., & Loureiro, J. (2014). El paper de la reproducció en l'origen i l'evolució de les plantes poliploides. Revista Ecosistemes, 23 (3), 67-77.
4. Freeman, S i Herron, JC (2002). Anàlisi Evolutiu. Pearson Education.
5. Hichins, CFI (2010). Origen genètic i geogràfic de l'rosegador tetraploide tympanoctomys barrerae (Octodontidae), basat en l'anàlisi de seqüències de citocrom b mitocondrial (Doctoral dissertation, Institut d'Ecologia).
6. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I'Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrated Principles of Zoology. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., & Quiñones Maza, O. (1999). Mixoploidía diploide-tetraploide: primer reporti al nostre medi. Revista Cubana de Pediatria, 71 (3), 168-173.
8. Schifino-Wittmann, MT (2004). Poliploidia i su impacte na origem i evolução dónes plantes silvestres i conreades. Revista brasilera de agrociencia, 10 (2): 151-157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Introducció a l'anàlisi Genètic. McGraw-Hill Interamericana. 4 ^th Edició.