Poliploidia: tipos, em animais, em humanos, em plantas - Ciência - 2023

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o poliploidia É um tipo de mutação genética que consiste na adição de um conjunto completo (conjuntos completos) de cromossomos ao núcleo da célula, constituindo pares homólogos. Este tipo de mutação cromossômica é a mais comum das euploidias e se caracteriza pelo fato de o corpo carregar três ou mais conjuntos completos de cromossomos.

Um organismo (geralmente diplóide = 2n) é considerado poliploide quando adquire um ou mais conjuntos completos de cromossomos. Ao contrário das mutações pontuais, inversões cromossômicas e duplicações, esse processo é em grande escala, ou seja, ocorre em conjuntos completos de cromossomos.

Em vez de ser haplóide (n) ou diplóide (2n), um organismo poliplóide pode ser tetraplóide (4n), octoplóide (8n) ou maior. Esse processo de mutação é bastante comum em plantas e raro em animais. Esse mecanismo pode aumentar a variabilidade genética em organismos sésseis que não são capazes de se mover do ambiente.

A poliploidia é de grande importância em termos evolutivos em certos grupos biológicos, onde constitui um mecanismo frequente de geração de novas espécies, uma vez que a carga cromossômica é uma condição hereditária.

Quando ocorre a poliploidia?

Os distúrbios do número de cromossomos podem ocorrer tanto na natureza quanto em populações estabelecidas em laboratório. Eles também podem ser induzidos com agentes mutagênicos como a colchicina. Apesar da incrível precisão da meiose, as aberrações cromossômicas ocorrem e são mais comuns do que se possa imaginar.

A poliploidia surge como resultado de algumas alterações que podem ocorrer durante a meiose, seja na primeira divisão meiótica ou durante a prófase, na qual os cromossomos homólogos se organizam aos pares para formar tétrades e a não disjunção destas ocorre durante a anáfase I.

Aparecimento de novas espécies

A poliploidia é importante porque é um ponto de partida para originar novas espécies. Esse fenômeno é uma importante fonte de variação genética, pois dá origem a centenas ou milhares de loci duplicados que ficam livres para obter novas funções.

Nas plantas, é particularmente importante e bastante difundido. Estima-se que mais de 50% das plantas com flores são originárias da poliploidia.

Na maioria dos casos, os poliplóides diferem fisiologicamente das espécies originais e, por isso, podem colonizar ambientes com novas características. Muitas espécies importantes na agricultura (incluindo trigo) são poliplóides de origem híbrida.

Tipos de poliploidia

As poliploidias podem ser classificadas de acordo com o número de conjuntos completos de cromossomos presentes no núcleo da célula.

Nesse sentido, um organismo que contém "três" conjuntos de cromossomos é "triploide", "tetraploide" se contiver 4 conjuntos de cromossomos, pentaplóide (5 conjuntos), hexaploidae (6 conjuntos), heptaplóide (sete conjuntos), octoplóide (oito jogos), nonaploidae (nove jogos), decaploide (10 jogos) e assim por diante.

Por outro lado, as poliploidias também podem ser classificadas de acordo com a origem das dotações cromossômicas. Nessa ordem de idéias, um organismo pode ser: autopoliplóide ou alopoliplóide.

Um autopoliplóide contém vários conjuntos de cromossomos homólogos derivados do mesmo indivíduo ou de um indivíduo pertencente à mesma espécie. Nesse caso, os poliplóides são formados pela união de gametas não reduzidos de organismos geneticamente compatíveis que são catalogados como a mesma espécie.

Um alopoliploide é aquele organismo que contém conjuntos de cromossomos não homólogos devido à hibridização entre diferentes espécies. Neste caso, a poliploidia ocorre após a hibridização entre duas espécies relacionadas.

Poliploidia em animais

A poliploidia é rara ou infrequente em animais. A hipótese mais difundida que explica a baixa frequência de espécies poliplóides em animais superiores é que seus complexos mecanismos de determinação do sexo dependem de um equilíbrio muito delicado no número de cromossomos sexuais e autossomos.

Essa ideia foi mantida apesar do acúmulo de evidências de animais que existem como poliplóides. Geralmente é observada em grupos de animais inferiores, como vermes e uma grande variedade de vermes, onde os indivíduos geralmente têm gônadas masculinas e femininas, facilitando a autofecundação.

As espécies com a última condição são chamadas de hermafroditas autocompatíveis. Por outro lado, também pode ocorrer em outros grupos cujas fêmeas podem gerar filhos sem fertilização, por meio de um processo denominado partenogênese (que não implica um ciclo sexual meiótico normal)

Durante a partenogênese, os descendentes são produzidos principalmente pela divisão mitótica das células parentais. Isso inclui muitas espécies de invertebrados, como besouros, isópodes, mariposas, camarões, vários grupos de aracnídeos e algumas espécies de peixes, anfíbios e répteis.

Ao contrário das plantas, a especiação por meio da poliploidia é um evento excepcional em animais.

Exemplos em animais

O roedor Tympanoctomys barriere é uma espécie tetraplóide que possui 102 cromossomos por célula somática. Ele também tem um efeito "gigantesco" em seu esperma. Esta espécie alopoliplóide provavelmente se originou da ocorrência de vários eventos de hibridização de outras espécies de roedores, como Octomys mimax Y Pipanacoctomys aureus.

Poliploidia em humanos

A poliploidia é incomum em vertebrados e é considerada irrelevante na diversificação de grupos como mamíferos (em oposição a plantas) devido às interrupções que ocorrem no sistema de determinação do sexo e no mecanismo de compensação de dose.

Estima-se que cinco em cada 1000 humanos nascem com graves defeitos genéticos atribuíveis a anormalidades cromossômicas. Ainda mais embriões com defeitos cromossômicos abortam espontaneamente, e muitos mais nunca chegam ao nascimento.

As poliploidias cromossômicas são consideradas letais em humanos. No entanto, em células somáticas como os hepatócitos, cerca de 50% destes são normalmente poliplóides (tetraplóides ou octaplóides).

As poliploidias mais freqüentemente detectadas em nossa espécie são as triploidias e tetraploidias completas, bem como os mixoploides diplóides / triploides (2n / 3n) e diplóides / tetraploides (2n / 4n).

Neste último, uma população de células diplóides normais (2n) coexiste com outra que possui 3 ou mais múltiplos haplóides de cromossomos, por exemplo: triploide (3n) ou tetraploide (4n).

Triploidias e tetraplódios em humanos não são viáveis a longo prazo. A morte ao nascer ou mesmo alguns dias após o nascimento foi relatada na maioria dos casos, variando de menos de um mês a um máximo de 26 meses.

Poliploidia em plantas

A existência de mais de um genoma em um mesmo núcleo tem desempenhado um papel importante na origem e evolução das plantas, sendo talvez a alteração citogenética mais importante na especiação e evolução das plantas. As plantas eram a porta de entrada para o conhecimento de células com mais de dois conjuntos de cromossomos por célula.

Desde o início das contagens cromossômicas, observou-se que uma grande variedade de plantas silvestres e cultivadas (incluindo algumas das mais importantes) são poliplóides. Quase metade das espécies conhecidas de angiospermas (plantas com flores) são poliplóides, assim como a maioria dos fetos (95%) e uma grande variedade de musgos.

A presença de poliploidia em plantas gimnospermas é rara e altamente variável em grupos de angiospermas. Em geral, tem sido apontado que as plantas poliplóides são altamente adaptáveis, podendo ocupar habitats que seus ancestrais diplóides não conseguiam. Além disso, plantas poliplóides com mais cópias genômicas acumulam maior “variabilidade”.

Dentro das plantas, talvez os alopoliploides (mais comuns na natureza) tenham desempenhado um papel fundamental na especiação e radiação adaptativa de muitos grupos.

Melhoria da horticultura

Nas plantas, a poliploidia pode originar-se de vários fenômenos diferentes, talvez os mais frequentes sejam os erros durante o processo de meiose que dão origem aos gametas diplóides.

Mais de 40% das plantas cultivadas são poliplóides, entre elas alfafa, algodão, batata, café, morango, trigo entre outras, sem relação entre domesticação e poliploidia das plantas.

Desde que a colchicina foi implementada como um agente para induzir a poliploidia, ela tem sido usada em plantas agrícolas por basicamente três razões:

- Gerar poliploidia em certas espécies importantes, na tentativa de obter plantas melhores, já que nos poliplóides costuma haver um fenótipo em que há um notável crescimento de “gigabytes” devido ao fato de haver um maior número de células. Isso permitiu avanços notáveis na horticultura e no campo do melhoramento genético de plantas.

-Para a poliploidização de híbridos e que recuperem a fertilidade de tal forma que algumas espécies sejam redesenhadas ou sintetizadas.

-E finalmente como uma forma de transferir genes entre espécies com diferentes graus de ploidia ou dentro da mesma espécie.

Exemplos em plantas

Dentro das plantas, um poliploide natural de grande importância e particularmente interessante é o pão de trigo, Triticum aestibum (hexaplóide). Juntamente com o centeio, foi construído intencionalmente um poliploide denominado "Triticale", um alopoliploide com a alta produtividade do trigo e a robustez do centeio, que tem grande potencial.

O trigo nas plantas cultivadas tem sido extremamente essencial. Existem 14 espécies de trigo que evoluíram por alopoliploidia e formam três grupos, um de 14, outro de 28 e um último de 42 cromossomos. O primeiro grupo inclui as espécies mais antigas do gênero T. monococcum Y T. boeoticum.

O segundo grupo é composto por 7 espécies e aparentemente deriva da hibridização de T. boeoticum com uma espécie de erva selvagem de outro gênero chamada Aegilops. O cruzamento produz um híbrido estéril vigoroso que, por meio da duplicação de cromossomos, pode resultar em um alotetraplóide fértil.

O terceiro grupo de 42 cromossomos é onde estão os trigos de pão, que provavelmente se originaram da hibridização de uma espécie tertraplóide com outra espécie da espécie. Aegilops seguido por uma duplicação do complemento cromossômico.

Referências

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