POLIPLOIDIA: TIPI, NEGLI ANIMALI, NEGLI ESSERI UMANI, NELLE PIANTE - BIOLOGIA - 2025

La poliploidia è un tipo di mutazione genetica è l'aggiunta di un complemento completo (serie complete) di cromosomi al nucleo cellulare, formando coppie omologhe. Questo tipo di mutazione cromosomica è la più comune delle euploidie ed è caratterizzata dal fatto che il corpo trasporta tre o più serie complete di cromosomi.

Un organismo (solitamente diploide = 2n) è considerato poliploide quando acquisisce uno o più set completi di cromosomi. A differenza delle mutazioni puntiformi, delle inversioni cromosomiche e delle duplicazioni, questo processo è su larga scala, cioè si verifica su set completi di cromosomi.

Fonte: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivative work: Ehamberg

Invece di essere aploide (n) o diploide (2n), un organismo poliploide può essere tetraploide (4n), octoploide (8n) o superiore. Questo processo di mutazione è abbastanza comune nelle piante ed è raro negli animali. Questo meccanismo può aumentare la variabilità genetica negli organismi sessili che non sono in grado di muoversi.

La poliploidia è di grande importanza in termini evolutivi in ​​alcuni gruppi biologici, dove costituisce un meccanismo frequente per la generazione di nuove specie poiché la carica cromosomica è una condizione ereditabile.

Quando si verifica la poliploidia?

I disturbi del numero di cromosomi possono verificarsi sia in natura che in popolazioni stabilite in laboratorio. Possono anche essere indotti con agenti mutageni come la colchicina. Nonostante l'incredibile precisione della meiosi, si verificano aberrazioni cromosomiche e sono più comuni di quanto si possa pensare.

La poliploidia deriva da alcune alterazioni che possono verificarsi durante la meiosi, sia nella prima divisione meiotica che durante la profase, in cui i cromosomi omologhi sono disposti a coppie per formare tetradi e una non disgiunzione di questi ultimi si verifica durante il anafase I.

Aspetto di nuove specie

La poliploidia è importante in quanto è un punto di partenza per originare nuove specie. Questo fenomeno è un'importante fonte di variazione genetica, poiché dà origine a centinaia o migliaia di loci duplicati che vengono lasciati liberi di ottenere nuove funzioni.

Nelle piante è particolarmente importante e abbastanza diffuso. Si stima che oltre il 50% delle piante da fiore abbia avuto origine dalla poliploidia.

Nella maggior parte dei casi, i poliploidi differiscono fisiologicamente dalle specie originarie e per questo possono colonizzare ambienti con nuove caratteristiche. Molte specie importanti in agricoltura (compreso il grano), sono poliploidi di origine ibrida.

Tipi di poliploidia

Le poliploidie possono essere classificate in base al numero di set cromosomici completi presenti nel nucleo cellulare.

In questo senso, un organismo che contiene "tre" serie di cromosomi è "triploide", "tetraploide" se contiene 4 serie di cromosomi, pentaploide (5 serie), esaploide (6 serie), eptaploide (sette serie), octoploide (otto giochi), nonaploidi (nove giochi), decaploidi (10 giochi) e così via.

D'altra parte, le poliploidie possono anche essere classificate in base all'origine delle dotazioni cromosomiche. In questo ordine di idee, un organismo può essere: autopoliploide o allopoliploide.

Un autopoliploide contiene diversi set di cromosomi omologhi derivati ​​dallo stesso individuo o da un individuo appartenente alla stessa specie. In questo caso, i poliploidi sono formati dall'unione di gameti non ridotti di organismi geneticamente compatibili che sono catalogati come la stessa specie.

Un allopoliploide è quell'organismo che contiene serie di cromosomi non omologhe a causa dell'ibridazione tra specie diverse. In questo caso, la poliploidia si verifica dopo l'ibridazione tra due specie correlate.

Poliploidia negli animali

La poliploidia è rara o rara negli animali. L'ipotesi più diffusa che spiega la bassa frequenza delle specie poliploidi negli animali superiori è che i loro complessi meccanismi di determinazione del sesso dipendono da un equilibrio molto delicato nel numero dei cromosomi sessuali e degli autosomi.

Questa idea è stata sostenuta nonostante l'accumulo di prove da animali che esistono come poliploidi. È generalmente osservato in gruppi di animali inferiori come i vermi e un'ampia varietà di vermi piatti, dove gli individui di solito hanno gonadi sia maschili che femminili, facilitando l'autofecondazione.

Le specie con quest'ultima condizione sono chiamate ermafroditi autocompatibili. D'altra parte, può verificarsi anche in altri gruppi le cui femmine possono dare prole senza fecondazione, attraverso un processo chiamato partenogenesi (che non implica un normale ciclo sessuale meiotico)

Durante la partenogenesi, la prole è essenzialmente prodotta dalla divisione mitotica delle cellule parentali. Ciò include molte specie di invertebrati come coleotteri, isopodi, falene, gamberetti, vari gruppi di aracnidi e alcune specie di pesci, anfibi e rettili.

A differenza delle piante, la speciazione attraverso la poliploidia è un evento eccezionale negli animali.

Esempi negli animali

Il roditore Tympanoctomys barriere è una specie tetraploide che ha 102 cromosomi per cellula somatica. Ha anche un effetto "gigantesco" sul tuo sperma. Questa specie allopoliploide è probabilmente originata dal verificarsi di diversi eventi di ibridazione di altre specie di roditori come Octomys mimax e Pipanacoctomys aureus.

Poliploidia negli esseri umani

La poliploidia è rara nei vertebrati ed è considerata irrilevante nella diversificazione di gruppi come i mammiferi (al contrario delle piante) a causa delle interruzioni che si verificano nel sistema di determinazione del sesso e nel meccanismo di compensazione della dose.

Si stima che circa cinque persone su 1000 nascano con gravi difetti genetici attribuibili ad anomalie cromosomiche. Ancora più embrioni con difetti cromosomici abortiscono e molti di più non riescono mai a nascere.

Le poliploidie cromosomiche sono considerate letali per l'uomo. Tuttavia, nelle cellule somatiche come gli epatociti, circa il 50% di questi sono normalmente poliploidi (tetraploidi o ottaploidi).

Le poliploidie più frequentemente rilevate nella nostra specie sono le triploidie complete e le tetraploidi, nonché i mixoploidi diploidi / triploidi (2n / 3n) e diploidi / tetraploidi (2n / 4n).

In quest'ultimo, una popolazione di cellule diploidi normali (2n) coesiste con un'altra che ha 3 o più multipli aploidi di cromosomi, ad esempio: triploide (3n) o tetraploide (4n).

Le triploidie e la tetraplodia nell'uomo non sono vitali a lungo termine. Nella maggior parte dei casi è stata segnalata la morte alla nascita o anche pochi giorni dopo la nascita, variando da meno di un mese a un massimo di 26 mesi.

Poliploidia nelle piante

L'esistenza di più di un genoma nello stesso nucleo ha giocato un ruolo importante nell'origine e nell'evoluzione delle piante, essendo forse l'alterazione citogenetica più importante nella speciazione e nell'evoluzione delle piante. Le piante erano la porta di accesso alla conoscenza delle cellule con più di due serie di cromosomi per cellula.

Dall'inizio della conta cromosomica, è stato osservato che una grande varietà di piante selvatiche e coltivate (comprese alcune delle più importanti) sono poliploidi. Quasi la metà delle specie conosciute di angiosperme (piante da fiore) sono poliploidi, così come la maggior parte delle felci (95%) e un'ampia varietà di muschi.

La presenza di poliploidia nelle piante di gimnosperme è rara e molto variabile nei gruppi di angiosperme. In generale, è stato sottolineato che le piante poliploidi sono altamente adattabili, essendo in grado di occupare habitat che i loro antenati diploidi non potevano. Inoltre, le piante poliploidi con più copie genomiche accumulano una maggiore “variabilità”.

All'interno delle piante, forse gli allopoliploidi (più comuni in natura) hanno svolto un ruolo fondamentale nella speciazione e nella radiazione adattativa di molti gruppi.

Miglioramento orticolo

Nelle piante, la poliploidia può derivare da diversi fenomeni, forse i più frequenti sono gli errori durante il processo di meiosi che danno origine a gameti diploidi.

Più del 40% delle piante coltivate sono poliploidi, tra cui erba medica, cotone, patate, caffè, fragole, grano tra gli altri, senza una relazione tra addomesticamento e poliploidia delle piante.

Poiché la colchicina è stata implementata come agente per indurre la poliploidia, è stata utilizzata nelle piante coltivate fondamentalmente per tre motivi:

-Per generare poliploidia in alcune specie importanti, nel tentativo di ottenere piante migliori, poiché nei poliploidi di solito esiste un fenotipo in cui si ha una notevole crescita di "gigabyte" dovuta al maggior numero di cellule. Ciò ha consentito notevoli progressi nell'orticoltura e nel campo del miglioramento genetico delle piante.

-Per la poliploidizzazione degli ibridi e che riacquistino fertilità in modo tale che alcune specie vengano ridisegnate o sintetizzate.

-E infine, come un modo per trasferire geni tra specie con diversi gradi di ploidia o all'interno della stessa specie.

Esempi nelle piante

All'interno delle piante, un poliploide naturale di grande importanza e particolarmente interessante è il frumento tenero, Triticum aestibum (esaploide). Insieme alla segale è stato volutamente costruito un poliploide chiamato “Triticale”, un allopoliploide con l'alta produttività del grano e la robustezza della segale, che ha un grande potenziale.

Il grano all'interno delle piante coltivate è stato notevolmente essenziale. Ci sono 14 specie di grano che si sono evolute per allopoliploidia, e formano tre gruppi, uno di 14, un altro di 28 e l'ultimo di 42 cromosomi. Il primo gruppo comprende le specie più antiche del genere T. monococcum e T. boeoticum.

Il secondo gruppo è composto da 7 specie e pare derivi dall'ibridazione di T. boeoticum con una specie di erba selvatica di un altro genere chiamato Aegilops. L'incrocio produce un ibrido sterile vigoroso che attraverso la duplicazione cromosomica può dare come risultato un allotetraploide fertile.

Il terzo gruppo di 42 cromosomi è dove si trova il frumento tenero, che probabilmente ha avuto origine dall'ibridazione di una specie tertraploide con un'altra specie di Aegilops seguita da una duplicazione del complemento cromosomico.

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