倍数性は、遺伝子変異のタイプである相同対を形成、細胞核への染色体の完全な補完(完全なセット)を追加することです。このタイプの染色体変異は、真正倍数性の中で最も一般的であり、体が3つ以上の完全な染色体セットを持っているという事実を特徴としています。
生物(通常、2倍体= 2n)は、染色体の1つ以上の完全なセットを取得する場合、倍数体と見なされます。点突然変異、染色体逆位、重複とは異なり、このプロセスは大規模です。つまり、染色体の完全なセットで発生します。
出典:Haploid_vs_diploid.svg:Ehamberg派生著作:Ehamberg
倍数体は、一倍体(n)または二倍体(2n)の代わりに、四倍体(4n)、八倍体(8n)以上にすることができます。この変異プロセスは植物では非常に一般的であり、動物ではまれです。このメカニズムは、移動できない付着生物の遺伝的多様性を増加させる可能性があります。
倍数性は特定の生物学的グループの進化論において非常に重要であり、染色体負荷は遺伝的状態であるため、それは新種の生成のための頻繁なメカニズムを構成します。
倍数性はいつ発生しますか?
染色体数の乱れは、自然界と実験室で確立された集団の両方で発生する可能性があります。それらはまた、コルヒチンなどの変異誘発剤で誘導することができます。減数分裂の信じられないほどの精度にもかかわらず、染色体異常は確かに発生し、人が考えるよりも一般的です。
倍数性は、最初の減数分裂または減数分裂の間に減数分裂の間に発生する可能性があるいくつかの変化の結果として発生し、相同染色体がペアで組織されて4分子を形成し、後者の非分離が発生する後期I.
新種の出現
倍数性は、新しい種を生み出すための出発点であるため、重要です。この現象は、数百または数千の重複遺伝子座を生み出し、新しい機能を自由に利用できるようになるため、遺伝的変異の重要な原因です。
植物では、それは特に重要で、非常に広まっています。顕花植物の50%以上が倍数性に由来すると推定されています。
ほとんどの場合、倍数体は元の種と生理学的に異なり、このため、新しい特性を持つ環境にコロニーを形成できます。農業(小麦を含む)の多くの重要な種は、ハイブリッド起源の倍数体です。
倍数性の種類
倍数性は、細胞核に存在する完全な染色体セットの数に従って分類できます。
この意味で、「3」セットの染色体を含む生物は、4セットの染色体を含む場合、「3倍体」、「4倍体」、5倍体(5セット)、6倍体(6セット)、7倍体(7セット)、8倍体(8ゲーム)、nonaploidae(9ゲーム)、decaploid(10ゲーム)など。
一方、倍数性は染色体の基数の起源によっても分類できます。この順序のアイデアでは、生物は、自己倍数体または異質倍数体になります。
自己倍数体には、同じ個体または同じ種に属する個体に由来する相同染色体のセットがいくつか含まれています。この場合、倍数体は、同じ種としてカタログ化されている遺伝的に適合する生物の還元されていない配偶子の結合によって形成されます。
同種異数体は、異なる種間のハイブリダイゼーションのために、染色体の非相同セットを含む生物です。この場合、倍数性は2つの関連種間のハイブリダイゼーション後に発生します。
動物の倍数性
動物では倍数性はまれまたはまれです。高等動物における倍数体種の低頻度を説明する最も一般的な仮説は、それらの性決定の複雑なメカニズムは、性染色体と常染色体の数の非常に微妙なバランスに依存するというものです。
このアイデアは、倍数体として存在する動物からの証拠が蓄積されているにもかかわらず支持されてきました。これは一般的に、ワームやさまざまな扁形動物などの下等動物群で観察されます。この場合、個体には通常、男性と女性の両方の生殖腺があり、自己受精を促進します。
後者の条件を持つ種は、自己適合雌雄同体と呼ばれます。一方で、単為生殖と呼ばれるプロセス(これは正常な減数分裂の性周期を意味しない)を通じて、女性が受精なしで子孫を与えることができる他のグループでも発生する可能性があります
単為生殖の間、子孫は基本的に親細胞の有糸分裂によって生成されます。これには、カブトムシ、等脚類、蛾、エビ、さまざまなクモ類、いくつかの種の魚、両生類、爬虫類などの無脊椎動物の多くの種が含まれます。
植物とは異なり、倍数性による種分化は動物では例外的なイベントです。
動物の例
Tympanoctomysバリアント齧歯類は、体細胞あたり102個の染色体をもつ四倍体種です。それはまたあなたの精子に「巨大な」効果をもたらします。この異質倍数体種は、おそらくOctomys mimaxやPipanacoctomys aureusなどの他のげっ歯類種のいくつかのハイブリダイゼーションイベントの発生に由来しています。
人間の倍数性
倍数性は脊椎動物では一般的ではなく、性決定システムと線量補償メカニズムで発生する混乱のため、(植物ではなく)哺乳類などのグループの多様化には無関係であると考えられています。
人間の1000人に5人が染色体異常に起因する深刻な遺伝的欠陥を伴って生まれています。染色体欠損のある胚がさらに流産し、さらに多くの胚が出産することはありません。
染色体倍数性は、ヒトでは致命的と考えられています。しかし、肝細胞などの体細胞では、これらの約50%が通常は倍数体(四倍体または八倍体)です。
私たちの種で最も頻繁に検出される倍数体は、完全な3倍体と4倍体、ならびに2倍体/ 3倍体(2n / 3n)と2倍体/ 4倍体(2n / 4n)の混合倍数体です。
後者では、正常な二倍体細胞(2n)の集団が、3倍体以上の染色体の一倍体を持つ別の細胞と共存します。たとえば、三倍体(3n)または四倍体(4n)。
ヒトの三倍体とテトラプロジアは長期的には生存できません。ほとんどの場合、出生時または生後数日での死亡が報告されており、1か月未満から最大26か月までさまざまです。
植物の倍数性
同じ核内に複数のゲノムが存在することは、植物の起源と進化において重要な役割を果たしており、おそらく植物の種分化と進化における最も重要な細胞遺伝学的変化である。植物は、細胞あたり2組以上の染色体を持つ細胞の知識への入り口でした。
染色体数の初めから、非常に多様な野生植物と栽培植物(最も重要な植物を含む)が倍数体であることが観察されました。既知の被子植物種(顕花植物)のほぼ半分は倍数体であり、ほとんどのシダ(95%)やさまざまな種類のコケがそうです。
裸子植物の倍数性の存在はまれであり、被子植物のグループでは非常に変動します。一般に、倍数体植物は適応性が高く、二倍体の祖先ではできなかった生息地を占領できることが指摘されています。さらに、より多くのゲノムコピーを持つ倍数体植物は、より大きな「変動性」を蓄積します。
植物内では、おそらく多倍数体(自然界で最も一般的なもの)が、多くのグループの種分化と適応放射線に基本的な役割を果たしました。
園芸の改善
植物では、倍数性はいくつかの異なる現象に起因する可能性があり、おそらく最も頻度の高いのは減数分裂プロセス中のエラーであり、二倍体配偶子を発生させます。
栽培植物の40%以上が倍数体で、その中にはアルファルファ、綿、ジャガイモ、コーヒー、イチゴ、小麦などがあり、栽培化と植物の倍数性の関係はありません。
コルヒチンは倍数性を誘発する薬剤として実装されたため、基本的に3つの理由で作物に使用されています。
-倍数体には通常、細胞数が多いために「ギガバイト」の顕著な成長が見られる表現型があるため、より良い植物を得るための試みとして、特定の重要な種で倍数性を生成します。これにより、園芸および植物の遺伝的改良の分野で顕著な進歩が見られました。
-雑種の倍数化のために、そしてある種が再設計または合成されるような方法で繁殖力を取り戻すため。
-そして最後に、倍数性の異なる種間または同じ種内で遺伝子を転送する方法として。
植物の例
植物の中で、非常に重要で特に興味深い天然倍数体は、パン小麦、Triticum aestibum(六倍体)です。ライ麦に加えて、小麦の生産性が高く、ライ麦の丈夫さも大きな異質倍数体である「トリティカーレ」と呼ばれる倍数体が意図的に作られました。
栽培植物内の小麦は非常に重要です。同種倍数性によって進化した小麦の14種があり、それらは3つのグループを形成します。1つは14、もう1つは28、最後の42の染色体です。最初のグループには、T。monococcumおよびT. boeoticum属の最も古い種が含まれます。
2番目のグループは7種で構成され、T。boeoticumとAegilopsと呼ばれる別の属の野草の種との交雑に由来しているようです。交配は、精力的な異質四倍体をもたらすことができる染色体の複製を介して、強力な無菌雑種を作り出します。
42染色体の3番目のグループはパン小麦が配置されている場所であり、おそらく四倍体種と別の種のエジロプスとのハイブリダイゼーションとそれに続く染色体補体の複製によって発生したと考えられます。
参考文献
- アルカタール、JP(2014)。倍数性とその進化の重要性。欠陥と技術の問題、18:17-29。
- Ballesta、FJ(2017)。生きて生まれた完全な四倍体または三倍体の人間の症例の存在に関連するいくつかの生命倫理上の考慮事項。Studia Bioethica、10(10):67-75。
- Castro、S.、&Loureiro、J.(2014)。倍数体植物の起源と進化における生殖の役割。Ecosistemas Magazine、23(3)、67-77。
- Freeman、SおよびHerron、JC(2002)。進化的分析。ピアソン教育。
- Hichins、CFI(2010)。ミトコンドリアのチトクロームbシーケンスの分析に基づく四倍体げっ歯類Tympanoctomysバリア(オクトドン科)の遺伝的および地理的起源(博士論文、Institute of Ecology)。
- Hickman、C. P、Roberts、LS、Keen、SL、Larson、A.、I´Anson、H.&Eisenhour、DJ(2008)。動物学の統合原則。ニューヨーク:マグローヒル。第 14 版。
- PimentelBenítez、H.、Lantigua Curz、A.&QuiñonesMaza、O.(1999)。二倍体四倍体粘液性:私たちの設定での最初のレポート。Cuban Journal of Pediatrics、71(3)、168-173。
- Schifino-Wittmann、MT(2004)。倍数性と、野生および栽培植物の起源と進化に対するその影響。ブラジルの農業雑誌、10(2):151-157。
- 鈴木、DT; グリフィス、AJF; Miller、J. H&Lewontin、RC(1992)。遺伝分析の紹介。McGraw-Hill Interamericana。第 4 版。