Výměna chromozomů: co to je a jak to funguje

Dědičnost je základem evoluce. Změny v genech živých bytostí se dějí náhodnými mutacemi, ale pokud jsou zděděny z rodičů na děti, je možné, že se nakonec zafixují v populaci daného druhu. Například, pokud genetická mutace v DNA kóduje nápadnější zbarvení u samců specifické druhy, mohou se snadněji rozmnožovat a přenášet své geny do budoucnosti generace.

Některé mutace jsou neutrální, jiné škodlivé a menšina je pozitivní. V příkladu, který jsme vám ukázali, se nová pozitivní charakteristika nakonec „zafixuje“ v druhu, od že ti, kdo to prezentují, mají více dětí, a proto s každým exponenciálně šíří své geny generace. Širokými tahy jsme vám právě řekli o evolučních mechanismech přírodního výběru.

Každopádně ve světě genetiky není všechno tak jednoduché. Když jsou produkovány sexuální gamety, které dají vzniknout zygotě, polovina informací pochází od matky a druhá od otce, ale ne vždy mluvíme o přesných genetických kopiích. Seznamte se s námi mechanismus záměny chromozomů, protože spolu s výše uvedenými mutacemi představuje jeden z nejželeznějších základů evolučních procesů v přirozeném prostředí.

• Související článek: "Chromozomy: co jsou, vlastnosti a fungování"

chromozomy a pohlaví

Než se plně ponoříte do světa chromozomových permutací, je nezbytné, abyste porozuměli určitým genetickým základům, které jsou v chromozomové teorii samozřejmé. Všechny naše somatické buňky, ty, ze kterých vznikají naše tkáně (neurony, adipocyty, epiteliální buňky, monocyty a velmi dlouhá atd.) dělit mitózou, pokud mají kapacitu, to znamená, že dávají vzniknout 2 přesně stejným buňkám, kde předtím byla jedna rodičovský.

V tomto případě, genetická informace je duplikována, ale v buněčné linii zůstává nezměněna. Tyto buňky jsou diploidní, nebo co je totéž, mají 23 párů chromozomů (22 autozomálních párů, jeden pohlavní), z nichž jeden pár pochází od matky a druhý od otce. Každá naše buňka má tedy celkem 46 chromozomů.

Pohlavní buňky (vajíčka a spermie) jsou úplně jiný svět. Ty potřebují mít polovinu genetické informace somatických buněk, protože se spojí s jinou gametou, aby vznikla životaschopná zygota. Pokud by vajíčka a spermie měly stejné chromozomy jako buňky našeho těla, po jejich spojení by vznikl plod s 92 chromozomy (46x2), že?

K vyřešení tohoto problému je meióza. V tomto procesu, na rozdíl od mitózy, 4 haploidní buňky (samotně se 23 chromozomy) jsou generovány z diploidu, který, jak si pamatujeme, obsahuje celkem 46. Když se tedy spojí dvě haploidní gamety, vytvoří se diploidní zárodečná linie, která definuje každou buňku v našem těle.

Co je záměna chromozomů?

Možná se divíte, co vedlo k tak dlouhému úvodu, ale bylo to nezbytné, protože permutace chromozomů spolu s křížením nebo křížením, je produkován v buňce během meiózy (konkrétněji v profázi a metafázi), která již mechanismem umožňuje sexuální reprodukci popsaný.

Aby, Chromozomální permutaci lze definovat jako proces, při kterém jsou chromozomy náhodně distribuovány. chromozomy mezi haploidními dceřinými pohlavními buňkami (n) vzniklé dělením diploidní buňky (2n). To je produkováno na základě umístění homologních chromozomů, které se nacházejí na rovníku buňky před dělením, během metafáze I meiózy.

Jakmile jsou tyto genetické struktury umístěny ve středu buňky, mitotické vřeténo je „vytáhne“ a distribuuje polovinu informace na jednom pólu buňky a druhou na druhém pólu. Když tedy dojde k cytoplazmatickému dělení a dvě buňky se vytvoří tam, kde předtím byla jedna, obě budou mít stejné množství genetického materiálu, ale odlišné povahy.

Z matematického hlediska lze možné chromozomové permutace u lidí získat takto:

223= 8.388.608

Tento vzorec vysvětlíme rychle a snadno. Vzhledem k tomu, že počet chromozomů v lidském genomu je 23 párů (22 autozomálních + 1 sexuální), počet možných chromozomových permutací během meiózy se zvýší o 2 na 23, s působivým výsledkem více než 8 milionů různých scénářů. Tato náhodná orientace chromozomů ke každému z pólů buňky je důležitým zdrojem genetické variability.

Význam křížení chromozomů

Chromozomální křížení je definováno jako výměna genetického materiálu během procesu sexuální reprodukce mezi dvěma homologními chromozomy v téže buňce, což vede ke vzniku rekombinantních chromozomů. Na tomto místě je nutné zdůraznit, že termín „homologní“ označuje chromozomy, které tvoří pár během meiózy, protože mají stejnou strukturu, stejné geny, ale různé informace (každý pochází z a předek).

Nechceme plně popisovat meiózu, takže vám postačí vědět, že k záměně chromozomů dochází v metafázi I, ale cross over nastává v profázi. V této době tvoří homologní chromozomy můstek zvaný „chiasma“, který umožňuje výměnu genetické informace mezi nimi.

Tak, tato výměna dává vzniknout dvěma rekombinantním chromozomům, jejichž informace pocházejí jak od otce, tak od matky, ale jsou organizovány odlišně od rodičů. Tento meiotický mechanismus jsme citovali, protože spolu s permutací chromozomů představují základy genetická variabilita v mechanismech dědičnosti živých bytostí, které se sexuálně rozmnožují.

• Mohlo by vás zajímat: "6 částí chromozomu: vlastnosti a funkce"

Biologický význam chromozomální permutace

Bodové mutace, chromozomální permutace a křížení mezi homologními chromozomy jsou zásadní pro pochopení života, jak jej dnes vnímáme. Veškerou jeho funkčnost a biologický význam lze shrnout do jediného slova: variabilita.

Pokud jsou všechny exempláře v populaci geneticky stejné, budou vykazovat řadu fyzických rysů a (téměř) totožné chování, takže budou stejně připravené a/nebo přizpůsobené změnám v atmosféra. Evoluční síly se o tento scénář „nezajímají“, protože pokud přijde drastická variace a tak druh reaguje stejně, je pravděpodobné, že časem vyhyne kvůli nedostatku nástrojů biologický.

Jasný příklad toho můžeme vidět u některých plemen psů a jiných domácích zvířat, která byla přísně potrestán účinky příbuzenské plemenitby, produkt genetické selekce lidé. Rozmnožováním mezi příbuznými vzniká homozygotnost, tedy ztráta genetické variability. Tento jev je známý jako „inbreedingová deprese“ a čím menší je dostupnost alel v populaci, tím je teoreticky pravděpodobnější, že směřuje k vyhynutí.

Nakonec je třeba zdůraznit, že nehovoříme na základě domněnek. S těmito dvěma údaji pochopíte, co máme na mysli: 6 z 10 psů plemene zlatý retrívr umírá na rakovinu a až 50 % perských koček má onemocnění ledvin polycystický Je jasné, že nedostatek genetické variability se krátkodobě promítá do nemocí az dlouhodobého hlediska neživotaschopnost celého druhu..

souhrn

V tomto prostoru jsme využili příležitosti zaměřit se na permutaci chromozomů spíše z evolučního hlediska než fyziologické, protože věříme, že je mnohem snazší pochopit takové abstraktní jevy s konkrétními příklady a důsledky způsobující. Pokud chceme, abyste zůstali u nápadu, je to následující: Mutace DNA, chromozomální permutace a křížení jsou základem dědičnosti u pohlavně se rozmnožujících druhů. Bez těchto mechanismů bychom byli odsouzeni k evolučnímu selhání.

Nyní zakončíme otázkou, která nechá nejednoho čtenáře v rozpacích: zda se mechanismy genetické variability odehrávají Jak je možné, že během pohlavního rozmnožování existují druhy, které přežily s asexuálními systémy množení v průběhu historie? Dějiny? Jak vidíte, existují problémy, které nám stále unikají.

Bibliografické odkazy:

• Chen, Y. M., Chen, M. C., Chang, P. C. a Chen, S. h. (2012). Rozšířený genetický algoritmus umělých chromozomů pro problémy s plánováním toku permutací. Počítače a průmyslové inženýrství, 62(2), 536-545.
• Kleckner, N. (1996). Meióza: jak by to mohlo fungovat?. Proceedings of the National Academy of Sciences, 93(16), 8167-8174.
• Mitchell, L. A. & Boeke, J. d. (2014). Kruhová permutace syntetického eukaryotického chromozomu s telomerátorem. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(48), 17003-17010.
• Schwarzcher, T. (2003). Meióza, rekombinace a chromozomy: přehled genové izolace a fluorescenční in situ hybridizace v rostlinách. Journal of Experimental Botany, 54(380), 11-23.
• Sybenga, J. (1999). Proč se homologní chromozomy nacházejí v meióze? Recenze a hypotéza. Chromosom, 108(4), 209-219.