Scambio cromosomico: cos'è e come funziona

L'ereditarietà è la base dell'evoluzione. I cambiamenti nei geni degli esseri viventi avvengono per mutazioni casuali, ma se questi vengono ereditati dai genitori ai figli, è possibile che finiscano per fissarsi in una popolazione di una data specie. Ad esempio, se una mutazione genetica nel DNA codifica una colorazione più cospicua nei maschi di a specie specifiche, possono riprodursi più facilmente, trasmettendo i loro geni al futuro generazioni.

Alcune mutazioni sono neutre, altre deleterie e una minoranza è positiva. Nell'esempio che vi abbiamo mostrato, una nuova caratteristica positiva finisce per "fissarsi" nella specie, poiché che coloro che lo presentano hanno più figli e, quindi, diffondono i loro geni in modo esponenziale con ciascuno generazione. A grandi linee vi abbiamo appena parlato dei meccanismi evolutivi per selezione naturale.

In ogni caso, non tutto è così semplice nel mondo della genetica. Quando vengono prodotti i gameti sessuali che daranno origine a uno zigote, metà delle informazioni provengono dalla madre e l'altra dal padre, ma non sempre si parla di copie genetiche esatte. Incontrati con noi

il meccanismo dello scambio cromosomico, perché, insieme alle suddette mutazioni, rappresenta una delle basi più ferree dei processi evolutivi nell'ambiente naturale.

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cromosomi e sesso

Prima di immergerti completamente nel mondo delle permutazioni cromosomiche, è essenziale comprendere alcune basi genetiche che sono date per scontate nella teoria dei cromosomi. Tutte le nostre cellule somatiche, quelle che danno origine ai nostri tessuti (neuroni, adipociti, cellule epiteliali, monociti e un lunghissimo ecc.) si dividono per mitosi se ne hanno la capacità, cioè danno origine a 2 esattamente le stesse cellule dove prima ce n'era una parentale.

In questo caso, l'informazione genetica è duplicata, ma rimane invariata nella linea cellulare. Queste cellule sono diploidi, o ciò che è lo stesso, hanno 23 coppie di cromosomi (22 coppie autosomiche, una sessuale), di cui una coppia proviene dalla madre e un'altra dal padre. Pertanto, ciascuna delle nostre cellule ha un totale di 46 cromosomi.

Le cellule sessuali (ovuli e spermatozoi) sono un mondo completamente diverso. Questi devono avere la metà delle informazioni genetiche delle cellule somatiche, poiché si uniranno con un altro gamete per dare origine a uno zigote vitale. Se gli ovuli e gli spermatozoi avessero gli stessi cromosomi delle cellule del nostro corpo, quando si unissero tra loro darebbero origine ad un feto con 92 cromosomi (46x2), giusto?

Per risolvere questo problema è la meiosi. In questo processo, a differenza della mitosi, Da un diploide si generano 4 cellule aploidi (con solo 23 cromosomi), che ricordiamo ne contiene in totale 46. Pertanto, quando due gameti aploidi si fondono, viene creata la linea germinale diploide, che definisce ogni singola cellula del nostro corpo.

Cos'è lo scambio cromosomico?

Potreste chiedervi cosa abbia portato a un'introduzione così lunga, ma era essenziale, dal momento che la permutazione cromosomica, insieme al crossing over o crossing over, viene prodotto all'interno di una cellula durante la meiosi (più specificamente, in profase e metafase), che consente la riproduzione sessuale attraverso il meccanismo già descritto.

Affinché, La permutazione cromosomica può essere definita come il processo mediante il quale i cromosomi sono distribuiti casualmente. cromosomi tra cellule sessuali figlie aploidi (n) prodotte dalla divisione di una cellula diploide (2n). Questo viene prodotto in base al posizionamento dei cromosomi omologhi, che si trovano all'equatore della cellula prima della divisione, durante la metafase I della meiosi.

Una volta che queste strutture genetiche sono state localizzate al centro della cellula, il fuso mitotico le "tira" e distribuisce metà dell'informazione a un polo della cellula e l'altra all'altro. Pertanto, quando si verifica la divisione citoplasmatica e si formano due cellule dove prima ce n'era una, entrambe avranno la stessa quantità di materiale genetico, ma di natura diversa.

Da un punto di vista matematico, le possibili permutazioni cromosomiche nell'uomo possono essere ottenute come segue:

223= 8.388.608

Spieghiamo questa formula in modo rapido e semplice. Poiché il numero di cromosomi nel genoma umano è di 23 coppie (22 autosomici + 1 sessuale), il numero di possibili permutazioni cromosomiche durante la meiosi sarà 2 portato a 23, con il risultato impressionante di oltre 8 milioni di scenari diversi. Questo orientamento casuale dei cromosomi verso ciascuno dei poli della cellula è un'importante fonte di variabilità genetica.

L'importanza del crossing over cromosomico

Il crossing over cromosomico è definito come lo scambio di materiale genetico durante il processo di riproduzione sessuale tra due cromosomi omologhi all'interno della stessa cellula, dando origine a cromosomi ricombinanti. A questo punto è necessario sottolineare che il termine "omologhi" si riferisce a cromosomi che formano una coppia durante meiosi, poiché hanno la stessa struttura, stessi geni ma informazioni diverse (ciascuno proviene da a progenitore).

Non vogliamo descrivere completamente la meiosi, quindi ti basterà sapere che lo scambio cromosomico avviene nella metafase I, ma il crossing over avviene nella profase. In questo momento, i cromosomi omologhi formano un ponte chiamato "chiasma", che consente lo scambio di informazioni genetiche tra di loro.

COSÌ, questo scambio dà origine a due cromosomi ricombinanti, le cui informazioni provengono sia dal padre che dalla madre, ma sono organizzate diversamente dai genitori. Abbiamo citato questo meccanismo meiotico perché, insieme alla permutazione cromosomica, ne rappresentano le basi la variabilità genetica nei meccanismi ereditari degli esseri viventi che si riproducono sessualmente.

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Il significato biologico della permutazione cromosomica

Le mutazioni puntiformi, le permutazioni cromosomiche e gli incroci tra cromosomi omologhi sono essenziali per comprendere la vita così come la percepiamo oggi. Tutta la sua funzionalità e significato biologico si può riassumere in una sola parola: variabilità.

Se tutti gli esemplari di una popolazione sono geneticamente uguali, mostreranno una serie di tratti fisici e comportamenti comportamentali (quasi) identici, quindi saranno altrettanto preparati e/o adattati ai cambiamenti del atmosfera. Le forze evolutive non sono "interessate" a questo scenario, perché se arriva una variazione drastica e tutto il resto specie risponde allo stesso modo, è probabile che si estingua nel tempo per mancanza di strumenti biologico.

Un chiaro esempio di questo può essere visto in alcune razze di cani e altri animali domestici, che sono stati severamente punito dagli effetti della consanguineità, prodotto della selezione genetica da parte del umani. La riproduzione tra parenti dà luogo all'omozigosi, cioè alla perdita della variabilità genetica. Questo fenomeno è noto come "depressione da consanguineità" e minore è la disponibilità di alleli in una popolazione, più teoricamente è probabile che sia destinata all'estinzione.

Infine, è necessario sottolineare che non stiamo parlando per motivi congetturali. Con questi due dati capirete cosa intendiamo: 6 cani su 10 della razza golden retriever muoiono di cancro e fino al 50% dei gatti persiani ha una malattia renale policistico È chiaro che la mancanza di variabilità genetica si traduce in malattie a breve termine, ea lungo termine inviolabilità di un'intera specie..

Riepilogo

In questo spazio abbiamo colto l'occasione per concentrarci sulla permutazione cromosomica da un punto di vista evolutivo piuttosto che fisiologico, perché crediamo che sia molto più facile comprendere tali fenomeni astratti con esempi concreti e le conseguenze causando. Se vogliamo che tu rimanga con un'idea, questa è la seguente: Mutazioni del DNA, permutazioni cromosomiche e crossing over sono alla base dell'ereditarietà nelle specie che si riproducono sessualmente. Senza questi meccanismi, saremmo destinati al fallimento evolutivo.

Ora, chiudiamo con una domanda che lascerà perplesso più di un lettore: se i meccanismi della variabilità genetica hanno luogo durante la riproduzione sessuata, com'è possibile che ci siano specie sopravvissute con sistemi di propagazione asessuata nel corso della storia? storia? Come puoi vedere, ci sono problemi che ancora ci sfuggono.

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