Co je polyploidie? Úloha polyploidie v přírodě.

Co je polyploidie? Každý pravděpodobně ví, že lidé při početí dostávají od matky i otce 23 chromozomů. Lidé mohou být nazýváni diploidními (di znamená dva a ploidní chromozomy nebo části DNA), protože dostávají pouze dvě sady. Jakýkoli organismus s více než dvěma sadami chromozomů se nazývá polyploidní. Jaké jsou některé příklady polyploidie u rostlin, zvířat a lidí? Jaké typy existují?

Co je polyploidie?

Samotný termín „polyploidie“ znamená mít více kompletních sad genetické informace. Většina pohlavně se rozmnožujících tvorů má sudý počet chromozomů: jednu sadu od matky a jednu od otce. Je důležité si uvědomit, že tyto sady jsou si podobné, ale nejsou identické.

Buňky využívají veškerou genetickou informaci, která je v nich uložena. Díky tomu mají polyploidní živé organismy vyšší „dávkování“ každého produkovaného genu, což obvykle vede k větším buňkám, větší velikosti a většímu počtu potomků.

Typy polyploidie

Protože vědci milují jazyk, vytvořili mnoho termínů pro popis ploidie neboli počtu sad genetické informace. Termín polyploidie můžete použít jako podstatné jméno a polyploidní jako přídavné jméno. Mimochodem, toto pravidlo platí pro všechny termíny pro různé typy ploidie.

Zde jsou některé z nejběžnějších typů:

• Haploidní znamená, že organismus má pouze jednu sadu chromozomů, ale přesto se může rozmnožovat. Bakterie a další jednobuněčné organismy jsou obvykle haploidní. Občas se vyskytují i mnohobuněčné haploidní tvory, kterými jsou obvykle hmyz nebo jiní bezobratlí.
• Monoploidní znamená, že kritériem je mít dvě sady chromozomů, ale náhodou obdržel pouze jednu. Monoploidi jsou obvykle sterilní, to znamená, že nejsou schopni reprodukce.

Polyploidie u rostlin

U jakých organismů se vyskytuje polyploidie? Nejčastěji se vyskytuje v rostlinné říši. Tisíce let selektivního pěstování a šlechtění rostlin vedly ke vzniku plodných rostlin, které jsou obvykle tetraploidní a hexaploidní.

Při porovnávání diploidních a tetraploidních odrůd stejného druhu rostliny je velmi často zřejmé, že tetraploidní rostliny rostou více a jsou produktivnější. Polyploidie hraje v naší době v šlechtění velmi důležitou roli.

Polyploidie u zvířat

U zvířat se často vyskytuje u ryb a obojživelníků. Obecně existuje u zvířat genetická predispozice k ploidnímu počtu. Rákosí s nerovným počtem chromozomů nebo chromozomy obsahující nesprávné chromozomy obvykle nemohou mít potomstvo.

Co je polyploidie? Jaké jsou některé konkrétní příklady speciace u rostlin a živočichů?

Triploidy

Než pochopíme polyploidii, musíme si nejprve trochu ujasnit, jak tělo vytváří nové buňky. Všechny lidské buňky jsou diploidní, takže když se vytvoří gamety, musí být haploidní, neboli mít pouze jednu sadu chromozomů, aby nový organismus mohl být opět diploidní. Během tohoto procesu se však někdy něco pokazí. Nejčastěji se stává, že jedna nová gameta někdy získá dvě kopie chromozomů. To se může stát, když samice produkují vajíčka. Když se vajíčko se dvěma sadami chromozomů spojí s normální haploidní spermií, výsledná buňka má tři sady chromozomů, což znamená, že je triploidní.

Každá buňka v tomto novém organismu bude nyní triploidní. Pro většinu zvířat je to extrémně škodlivé a organismus nepřežije. Rostliny obvykle lépe snášejí polyploidii a dokonce se jim daří i s tak intenzivními genetickými změnami.

Další příklady

Zde je několik příkladů polyploidie u rostlin a živočichů. Vědci naznačují, že dvě třetiny kvetoucích rostlin jsou polyploidní. Většina kapradin a trav je polyploidních, stejně jako brambory, jablka a jahody. Zajímavým příkladem jsou banány. Banány jsou triploidní a triploidní organismy se obvykle nemohou samy rozmnožovat, což znamená, že jsou sterilní. To znamená, že nemůžete získat semena banánů k zasazení dalších banánů. Zemědělci odřezávají výhonky ze strany rostliny dříve, než vytvoří plody a dokončí svůj cyklus, a zasazují novou generaci.

Co je polyploidie? Je to dědičný stav, kdy má člověk více než dvě kompletní sady chromozomů. Polyploidie jsou běžné u rostlin, stejně jako u některých skupin ryb a obojživelníků. Například někteří mloci, žáby a pijavice jsou polyploidní. Mnoho z těchto polyploidních organismů je dobře přizpůsobeno svému prostředí.

Polyploidní předkové

Existuje mnohem méně druhů polyploidních zvířat než rostlin. Přesný důvod není zcela jasný. Někteří vědci se domnívají, že to může být způsobeno zvýšenou složitostí živočišných organismů ve srovnání s rostlinami. Jiní naznačují, že polyploidie může narušovat tvorbu gamet, buněčné dělení nebo regulaci genomu. Existují však i výjimky. Mezi příklady polyploidie v živočišné říši patří ryby, plazi a hmyz.

Nedávný výzkum genomu dokonce ukazuje, že mnoho druhů, které jsou v současnosti diploidní, včetně člověka, bylo odvozeno od polyploidních předků. Tyto druhy, u kterých došlo k dávným genotypovým duplikacím a následné redukci genomu, se nazývají paleopolyploidy.

Výhody polyploidie

Ve velkém počtu polyploidních buněk rostlin, ryb a žab musí být zjevně nějaká výhoda. Běžným příkladem u rostlin je pozorování hybridní síly neboli heterozy, kdy je polyploidní potomstvo dvou diploidních předků vitálnější a zdravější než kterýkoli z obou diploidních rodičů. Pro toto pozorování existuje několik možných vysvětlení. Prvním je, že vynucené párování homologních chromozomů brání rekombinaci mezi genomy původních předků, čímž se efektivně udržuje heterozygotnost po generace.

Tato heterozygotnost zabraňuje akumulaci recesivních mutací v genomech následujících generací, a tím udržuje hybridní vigor. Dalším důležitým faktorem je redundance genů v rostlinných buňkách. Vzhledem k tomu, že polyploidní potomci mají dvakrát více kopií určitého genu, jsou chráněni před škodlivými účinky recesivních mutací. To je obzvláště důležité během stádia gametofytu.

Další výhodou redundantních genů je schopnost diverzifikovat genovou funkci v průběhu času. Jinými slovy, nadbytečné kopie genů, které nejsou pro normální funkci nezbytné, mohou být nakonec použity novými a odlišnými způsoby, což vede k novým možnostem. Hrají téměř rozhodující roli v evoluční volbě. Polyploidy jsou důležité pro vznik nových rostlinných druhů.