Kromosombytning: hvad det er, og hvordan det virker

Arvelighed er grundlaget for evolution. Ændringer i levende væseners gener sker ved tilfældige mutationer, men hvis disse nedarves fra forældre til børn, er det muligt, at de ender med at blive fikseret i en population af en given art. For eksempel, hvis en genetisk mutation i DNA'et koder for en mere iøjnefaldende farve hos hannerne i en specifikke arter, kan de lettere formere sig og overføre deres gener til fremtiden generationer.

Nogle mutationer er neutrale, andre skadelige, og et mindretal er positive. I eksemplet, som vi har vist dig, ender en ny positiv egenskab med at "fiksere" sig selv i arten, siden at de, der præsenterer det, får flere børn og derfor spreder deres gener eksponentielt med hver generation. I store træk har vi netop fortalt dig om de evolutionære mekanismer ved naturlig selektion.

Under alle omstændigheder er alt ikke så simpelt i genetikkens verden. Når de seksuelle kønsceller, der vil give anledning til en zygote, produceres, kommer halvdelen af ​​informationen fra moderen og den anden fra faderen, men vi taler ikke altid om eksakte genetiske kopier. Mød os

mekanismen for kromosombytning, fordi det sammen med de førnævnte mutationer repræsenterer en af ​​de mest jernbaser af evolutionære processer i det naturlige miljø.

• Relateret artikel: "Kromosomer: hvad de er, egenskaber og funktion"

kromosomer og køn

Før du dykker helt ind i kromosompermutationernes verden, er det vigtigt, at du forstår visse genetiske baser, der tages for givet i kromosomteorien. Alle vores somatiske celler, dem der giver anledning til vores væv (neuroner, adipocytter, epitelceller, monocytter og en meget lang osv.) deler med mitose, hvis de har kapaciteten, det vil sige, de giver ophav til 2 nøjagtig de samme celler, hvor der før var en forældre.

I dette tilfælde, genetisk information duplikeres, men forbliver uændret i cellelinjen. Disse celler er diploide, eller hvad der er det samme, de har 23 par kromosomer (22 autosomale par, et seksuelt), hvoraf et par kommer fra moderen og et andet fra faderen. Hver af vores celler har således i alt 46 kromosomer.

Kønsceller (æg og sædceller) er en helt anden verden. Disse skal have halvdelen af ​​den genetiske information fra somatiske celler, da de vil forene sig med en anden kønscelle for at give anledning til en levedygtig zygote. Hvis æggene og sædcellerne havde de samme kromosomer som cellerne i vores krop, ville de, når de sluttede sig sammen, give anledning til et foster med 92 kromosomer (46x2), ikke?

For at løse dette problem er meiose. I denne proces, i modsætning til mitose, 4 haploide celler (med 23 kromosomer alene) er genereret fra en diploid, som vi husker indeholder i alt 46. Når to haploide kønsceller smelter sammen, dannes den diploide kimlinje, som definerer hver eneste celle i vores krop.

Hvad er kromosombytning?

Du kan undre dig over, hvad der førte til en så lang introduktion, men det var vigtigt, da kromosom-permutation sammen med krydsning eller krydsning, produceres i en celle under meiose (mere specifikt i profase og metafase), hvilket muliggør seksuel reproduktion gennem mekanismen allerede beskrevet.

Så det, Kromosomal permutation kan defineres som den proces, hvorved kromosomerne er tilfældigt fordelt. kromosomer mellem haploide datterkønsceller (n) produceret ved deling af en diploid celle (2n). Dette er produceret baseret på placeringen af ​​homologe kromosomer, som er placeret ved cellens ækvator før deling, under metafase I af meiosen.

Når først disse genetiske strukturer er blevet placeret i midten af ​​cellen, "trækker" den mitotiske spindel dem og distribuerer halvdelen af ​​informationen på den ene pol af cellen og den anden på den anden. Når cytoplasmatisk deling opstår, og der dannes to celler, hvor der før var én, vil begge have den samme mængde genetisk materiale, men af ​​forskellig karakter.

Fra et matematisk synspunkt kan de mulige kromosompermutationer hos mennesker opnås som følger:

223= 8.388.608

Vi forklarer denne formel hurtigt og nemt. Da antallet af kromosomer i det menneskelige genom er 23 par (22 autosomale + 1 seksuelle), antallet af mulige kromosompermutationer under meiose vil være 2 hævet til 23, med det imponerende resultat af mere end 8 millioner forskellige scenarier. Denne tilfældige orientering af kromosomerne mod hver af cellens poler er en vigtig kilde til genetisk variabilitet.

Vigtigheden af ​​kromosomkrydsning

Kromosomal krydsning defineres som udveksling af genetisk materiale under processen med seksuel reproduktion mellem to homologe kromosomer i samme celle, hvilket giver anledning til rekombinante kromosomer. På dette tidspunkt er det nødvendigt at understrege, at udtrykket "homolog" refererer til kromosomer, der danner et par under meiose, da de har samme struktur, samme gener men forskellig information (hver kommer fra en stamfader).

Vi ønsker ikke at beskrive meiose fuldt ud, så det vil være tilstrækkeligt for dig at vide, at kromosombytning sker i metafase I, men krydsning sker i profase. På dette tidspunkt danner de homologe kromosomer en bro kaldet en "chiasma", som tillader udveksling af genetisk information mellem dem.

Så, denne udveksling giver anledning til to rekombinante kromosomer, hvis information kommer fra både faderen og moderen, men er organiseret anderledes end forældrene. Vi har citeret denne meiotiske mekanisme, fordi de sammen med kromosompermutation repræsenterer baserne af den genetiske variabilitet i arvemekanismerne fra levende væsener, der formerer sig seksuelt.

• Du kan være interesseret i: "De 6 dele af kromosomet: egenskaber og funktioner"

Den biologiske betydning af kromosomal permutation

Punktmutationer, kromosomale permutationer og krydsninger mellem homologe kromosomer er afgørende for at forstå livet, som vi opfatter det i dag. Al dens funktionalitet og biologiske betydning kan opsummeres i et enkelt ord: variabilitet.

Hvis alle prøverne i en population er genetisk ens, vil de vise en række fysiske træk og (næsten) identisk adfærdsadfærd, så den vil være lige så forberedt og/eller tilpasset ændringer i atmosfære. Evolutionære kræfter er ikke "interesserede" i dette scenarie, for hvis der kommer en drastisk variation og alle de arter reagerer på samme måde, det er sandsynligt, at den vil uddø over tid på grund af mangel på redskaber biologiske.

Et tydeligt eksempel på dette kan ses hos nogle hunderacer og andre husdyr, som har været hårdt straffet af virkningerne af indavl, produkt af genetisk udvælgelse af mennesker. Reproduktion mellem slægtninge giver anledning til homozygositet, det vil sige tab af genetisk variabilitet. Dette fænomen er kendt som "indavlsdepression", og jo mindre tilgængelighed af alleler der er i en befolkning, jo mere teoretisk sandsynligt er det, at det er på vej mod udryddelse.

Til sidst er det nødvendigt at understrege, at vi ikke taler i hypoteser. Med disse to data vil du forstå, hvad vi mener: 6 ud af 10 hunde af golden retriever racen dør af kræft, og op til 50 % af perserkatte har nyresygdom polycystisk Det er klart, at manglen på genetisk variabilitet udmønter sig i sygdomme på kort sigt og på lang sigt uoverkommelighed for en hel art..

Resumé

I dette rum har vi benyttet lejligheden til at fokusere på kromosompermutation fra et evolutionært synspunkt snarere end fysiologisk, fordi vi mener, at det er meget nemmere at forstå sådanne abstrakte fænomener med konkrete eksempler og konsekvenserne forårsager. Hvis vi vil have dig til at blive ved en idé, er dette følgende: DNA-mutationer, kromosomale permutationer og overkrydsning er grundlaget for arv hos seksuelt reproducerende arter. Uden disse mekanismer ville vi være dømt til evolutionær fiasko.

Nu slutter vi med et spørgsmål, der vil efterlade mere end én læser forvirret: om mekanismerne for genetisk variabilitet finder sted under seksuel reproduktion, hvordan er det muligt, at der er arter, der har overlevet med aseksuelle formeringssystem gennem historien? historie? Som du kan se, er der problemer, der stadig undgår os.

Bibliografiske referencer:

• Chen, Y. M., Chen, M. C., Chang, P. C., & Chen, S. h. (2012). Udvidet kunstige kromosomer genetisk algoritme til problemer med permutation flow shop planlægning. Computers & Industrial Engineering, 62(2), 536-545.
• Kleckner, N. (1996). Meiose: hvordan kunne det virke?. Proceedings of the National Academy of Sciences, 93(16), 8167-8174.
• Mitchell, L. A., & Boeke, J. d. (2014). Cirkulær permutation af et syntetisk eukaryotisk kromosom med telomeratoren. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(48), 17003-17010.
• Schwarzcher, T. (2003). Meiose, rekombination og kromosomer: en gennemgang af genisolering og fluorescerende in situ hybridiseringsdata i planter. Journal of Experimental Botany, 54(380), 11-23.
• Sybenga, J. (1999). Hvad får homologe kromosomer til at finde hinanden i meiose? En gennemgang og en hypotese. Kromosom, 108(4), 209-219.