Τι είναι το χρωμοσωμικό υλικό; (Με παραδείγματα)

Το χρωμοσώματος, Το χρωμοσωμικό συμπλήρωμα ή το χρωμοσωμικό παιχνίδι ορίζει τον συνολικό αριθμό των χρωμοσωμάτων που αντιπροσωπεύουν το γονιδίωμα κάθε είδους. Κάθε ζωντανός οργανισμός αποτελείται από κύτταρα που έχουν έναν χαρακτηριστικό αριθμό χρωμοσωμάτων.

Αυτά που περιέχουν ένα διπλό συμπλήρωμα χρωμοσωμάτων λέγεται ότι είναι διπλοειδή («2n»). Εκείνα που περιέχουν ένα απλό χρωμοσωμικό επίθεμα («η») λέγεται ότι είναι απλοειδή. 

Ο χρωμοσωμικός φάκελος αντιπροσωπεύει τον συνολικό αριθμό των μορίων ϋΝΑ στα οποία έχει καταχωρηθεί όλη η γενετική πληροφορία που ορίζει ένα είδος. Στους οργανισμούς με σεξουαλική αναπαραγωγή, τα σωματικά κύτταρα '2n' παρουσιάζουν δύο αντίγραφα κάθε σωματικού χρωμοσώματος.

Εάν το φύλο ορίζεται χρωμοσωμικά, παρουσιάζουν επίσης ένα σεξουαλικό ζευγάρι. Τα σεξουαλικά κύτταρα ή οι γαμέτες έχουν μόνο ένα χρωμόσωμα σε κάθε ζεύγος.

Στους ανθρώπους, για παράδειγμα, το χρωμοσωμικό συμπλήρωμα κάθε σωματικού κυττάρου είναι 46. Δηλαδή, 22 αυτοσωματικά ζευγάρια συν ένα σεξουαλικό ζευγάρι. Στους γαμέτες του είδους, κάθε ένα από αυτά παρουσιάζει, συνεπώς, ένα χρωμοσωμικό επίθεμα 23 χρωμοσωμάτων.

Όταν μιλάμε για τη χρωμοσωμική κατοχή ενός είδους, αναφερόμαστε αυστηρά στο σύνολο των χρωμοσωμάτων μιας σειράς που ονομάζουμε Α. Σε πολλά είδη, υπάρχει μια άλλη σειρά υπεράριθμων χρωμοσωμάτων που ονομάζεται Β.

Αυτό δεν πρέπει να συγχέεται με τις αλλαγές στη γονιμότητα, οι οποίες συνεπάγονται αλλαγές στον αριθμό των χρωμοσωμάτων της σειράς Α.

Ευρετήριο

• 1 Τα χρωμοσώματα που ορίζουν ένα είδος
• 2 Αλλαγές στον αριθμό χρωμοσωμικού συμπληρώματος
  • 2.1 - Μεταβολές στο επίπεδο των εξελικτικών γραμμών
  • 2.2 - Μεταβολές στο επίπεδο κυττάρων του ίδιου ατόμου
• 3 Αναφορές

Τα χρωμοσώματα που ορίζουν ένα είδος

Από τη δεκαετία του 20 του εικοστού αιώνα ήταν γνωστό ότι ο αριθμός των χρωμοσωμάτων ανά είδος δεν φαίνεται να είναι σταθερός. Το σταθερό και πρότυπο σύνολο χρωμοσωμάτων ενός είδους ονομαζόταν σειρά Α. Τα υπεράριθμα χρωμοσώματα, που δεν ήταν αντίγραφα εκείνων της σειράς Α, ονομάζονταν σειρά Β..

Αναλυτικά, ένα χρωμόσωμα Β προέρχεται από ένα χρωμόσωμα Α, αλλά δεν είναι το αντίγραφό του. Δεν είναι απαραίτητα για την επιβίωση των ειδών και παρουσιάζουν μόνο μερικά άτομα του πληθυσμού.

Μπορεί να υπάρχουν μεταβολές στον αριθμό των χρωμοσωμάτων (ανευπλοειδίες), ή στο πλήρες συμπλήρωμα χρωμοσωμάτων (euploidy). Αλλά θα αναφέρεται πάντοτε στα χρωμοσώματα της σειράς Α. Αυτός ο αριθμός ή χρωμοσωματικός εξοπλισμός, της σειράς Α, είναι αυτό που ορίζει το χρωμόσωμα του είδους.

Ένα απλοειδές κύτταρο ενός συγκεκριμένου είδους περιέχει ένα χρωμοσωμικό συμπλήρωμα. Ένα διπλοειδές περιέχει δύο, και ένα τριπλοειδές περιέχει τρία. Ένα χρωμοσωμικό συμπλήρωμα περιέχει και αντιπροσωπεύει το γονιδίωμα του είδους.

Επομένως, δύο ή τρία συμπληρώματα δεν κάνουν ένα διαφορετικό είδος: παραμένει το ίδιο. Ακόμη και στον ίδιο οργανισμό παρατηρούμε απλοειδή, διπλοειδή και πολυπλοειδή κύτταρα. Σε άλλες περιπτώσεις αυτό μπορεί να είναι ανώμαλο και να οδηγήσει στην εμφάνιση ελαττωμάτων και ασθενειών.

Αυτό που ορίζει ένα είδος είναι το γονιδίωμα του - που διανέμεται σε πολλά Α χρωμοσώματα, καθώς τα άτομα του είναι παρόντα. Αυτός ο αριθμός είναι χαρακτηριστικός για το είδος, το οποίο μπορεί, αλλά όχι τα στοιχεία του, να είναι ταυτόσημο με αυτό ενός άλλου.

Αλλαγές στον χρωμοσωμικό αριθμό

Έχουμε ήδη δει πως στα άτομα συγκεκριμένων ειδών κάποια κύτταρα μπορεί να έχουν μόνο ένα ή δύο χρωμοσωμικά οφέλη. Δηλαδή, ο αριθμός των χρωμοσωμικών συμπληρωμάτων ποικίλλει, αλλά το γονιδίωμα είναι πάντα το ίδιο.

Το σύνολο των χρωμοσωμάτων που καθορίζουν ένα είδος και τα άτομα του αναλύεται μέσω των καρυότυπων του. Τα καρυοτυπικά χαρακτηριστικά των οργανισμών, ιδιαίτερα σε αριθμό, είναι ιδιαίτερα σταθερά στην εξέλιξη και τον ορισμό των ειδών.

Ωστόσο, σε ορισμένα είδη, μεταξύ των σχετικών ειδών και ιδιαίτερα των ατόμων, μπορεί να υπάρξουν σημαντικές αλλαγές στο χρωμοσωμικό φάκελο.

Θα αναφέρουμε εδώ ορισμένα παραδείγματα που δεν σχετίζονται με τις αλλαγές στην πείνα που αναλύονται σε άλλα άρθρα.

-Αλλαγές στο επίπεδο των εξελικτικών γραμμών

Ο βιολογικός κανόνας είναι ότι υπάρχει χρωμοσωμικός συντηρητισμός που εγγυάται βιώσιμους γαμέτες με τη μείωση και επιτυχή γονιμοποίηση κατά τη γονιμοποίηση.

Οι οργανισμοί του ίδιου είδους, τα είδη του ίδιου γένους, τείνουν να διατηρούν το χρωμοσωμικό κληροδότημα. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί ακόμη και σε υψηλότερες ταξινομικές περιοχές.

Λεπιδόπτερα

Ωστόσο, υπάρχουν πολλές εξαιρέσεις. Σε λεπιδόπτερα, για παράδειγμα, παρατηρούνται ακραίες περιπτώσεις και των δύο περιπτώσεων. Αυτή η οικογένεια εντόμων περιλαμβάνει οργανισμούς που ονομάζουμε συλλογικά πεταλούδες.

Ωστόσο, τα λεπιδόπτερα αντιπροσωπεύουν μία από τις πιο διαφορετικές ομάδες ζώων. Υπάρχουν περισσότερα από 180.000 είδη που ομαδοποιούνται σε τουλάχιστον 126 οικογένειες.

Οι περισσότερες οικογένειες της τάξης έχουν χρωμοσωμική τροπικότητα 30 ή 31 χρωμοσωμάτων. Δηλαδή, η τάξη, παρά τον μεγάλο αριθμό ειδών που περιλαμβάνει, είναι αρκετά συντηρητική στο χρωμοσωμικό κληροδότημα. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, το αντίθετο ισχύει επίσης.

Η οικογένεια Hesperiidae της τάξης Lepidóptera περιέχει περίπου 4.000 είδη. Αλλά μέσα σε αυτό βρίσκουμε taxa με μεταφορικούς αριθμούς, για παράδειγμα, 28, 29, 30 ή 31 χρωμοσώματα. Σε μερικές από τις φυλές της, ωστόσο, παρατηρούνται μεταβολές τόσο μεγάλες όσο 5 έως 50 χρωμοσώματα ανά είδος.

Εντός του ιδίου είδους είναι επίσης σύνηθες να εντοπίζονται παραλλαγές στον αριθμό των χρωμοσωμάτων μεταξύ των ατόμων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οφείλεται στην παρουσία χρωμοσωμάτων Β.

Αλλά σε άλλες, είναι παραλλαγές των χρωμοσωμάτων Α. Στο ίδιο είδος μπορείτε να βρείτε άτομα με απλοειδείς αριθμούς που κυμαίνονται μεταξύ 28 και 53 χρωμοσωμάτων.

-Αλλαγές στο επίπεδο κυττάρων του ίδιου ατόμου

Σωματική πολυπολιδία

Στον κόσμο των μυκήτων, είναι αρκετά συνηθισμένο να βρεθούν αλλαγές στον αριθμό αντιγράφων των χρωμοσωμάτων εν όψει των περιβαλλοντικών αλλαγών. Αυτές οι αλλαγές μπορούν να επηρεάσουν ένα συγκεκριμένο χρωμόσωμα (aneuploidy) ή το πλήρες σύνολο αυτών (euploidy).

Αυτές οι αλλαγές δεν περιλαμβάνουν μειοτική κυτταρική διαίρεση. Αυτή η θεώρηση είναι σημαντική επειδή δείχνει ότι το φαινόμενο δεν είναι προϊόν κάποιας ανασυνδυαστικής παραμόρφωσης.

Αντίθετα, η γονιδιωματική πλαστικότητα των μυκήτων εν γένει καταδεικνύει την εκπληκτική προσαρμοστικότητά τους στις πιο ποικίλες περιστάσεις της ζωής.

Αυτό το ετερογενές μίγμα τύπων κυττάρων με διαφορετικές πλοειδίας στο ίδιο άτομο έχει επίσης παρατηρηθεί σε άλλους οργανισμούς. Ο άνθρωπος όχι μόνο έχει διπλοειδή κύτταρα (τα οποία είναι σχεδόν όλα) και απλοειδείς γαμέτες. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν διπλοειδείς και πολυπλοειδών μικτούς πληθυσμούς των ηπατοκυττάρων και μεγακαρυοκυττάρων κανονικά.

Καρκίνος

Η αστάθεια χρωμοσωμάτων είναι ένα από τα καθοριστικά χαρακτηριστικά της ανάπτυξης του καρκίνου. Στον καρκίνο μπορείτε να βρείτε πληθυσμούς κυττάρων που έχουν σύνθετα ετερογενή μοτίβα καρυότυπου.

Δηλαδή, ένα άτομο παρουσιάζει κατά τη διάρκεια της ζωής του έναν φυσιολογικό καρυότυπο στα σωματικά του κύτταρα. Αλλά η ανάπτυξη ενός συγκεκριμένου καρκίνου σχετίζεται με μια αλλαγή στον αριθμό και / ή τη μορφολογία των χρωμοσωμάτων του.

Οι αριθμητικές αλλαγές οδηγούν στην ανευπλοειδική κατάσταση των κυττάρων που έχουν χάσει κάποιο χρωμόσωμα. Μπορεί να υπάρχουν ανευπλοειδή κύτταρα στον ίδιο όγκο για διαφορετικά χρωμοσώματα.

Άλλες μεταβολές του αριθμού μπορούν να οδηγήσουν σε επικαλύψεις ενός ομόλογου χρωμοσώματος, αλλά όχι στο άλλο μέλος του ζεύγους.

Εκτός από τη συμβολή στην πρόοδο του καρκίνου, αυτές οι αλλοιώσεις περιπλέκουν τις θεραπείες που αποσκοπούν στην επίθεση της νόσου. Ήδη τα κύτταρα δεν είναι, ακόμα και γενωμικά, τα ίδια.

Το περιεχόμενο της πληροφορίας και η οργάνωσή της είναι διαφορετικά και τα πρότυπα έκφρασης των γονιδίων έχουν επίσης αλλάξει. Επιπλέον, σε κάθε όγκο μπορεί να υπάρχει ένα μείγμα προτύπων έκφρασης, διαφορετικά στην ταυτότητα και το μέγεθος.

Αναφορές

1. Lukhtanov, V.A. (2014) Η εξέλιξη αριθμού χρωμοσωμάτων στους πλοιάρχους (Lepidoptera, Hesperiidae). Comparative Cytogenetics, 8: 275-291.
2. Rubtsov, N.B., Borisov, Υ. Μ. (2018) Σύνθεση αλληλουχίας και εξέλιξη χρωμοσωμάτων Β θηλαστικού. Γονίδια 9, doi: 10.3390 / γονίδια9100490.
3. Todd, R. T., Forche, Α., Selmecki, Α. (2017) Variation σε μύκητες της ποικιλίας Ploidy - πολυπλοειδία, ανευπλοειδία και εξέλιξη γονιδιώματος. Microbiology Spectrum 5, doi: 10.1128 / microbiolspec.FUNK-0051-2016.
4. Vargas-Rondon, Ν., Villegas, V.E., Rondón-Lagos, Μ. (2018) Ο ρόλος της χρωμοσωμικής αστάθειας στον καρκίνο και των θεραπευτικών αποκρίσεων. Καρκίνοι, δύο: 10.3390 / καρκίνοι10010004.
5. Vijay, Α., Garg, Ι., Ashraf, Μ. Ζ. (2018) Προοπτική: Παραλλαγές αριθμού αντιγράφων DNA σε καρδιαγγειακές παθήσεις. Επιγενετικά, 11: 1-9.