Chromosomų keitimas: kas tai yra ir kaip tai veikia

Paveldimumas yra evoliucijos pagrindas. Gyvų būtybių genų pokyčiai vyksta dėl atsitiktinių mutacijų, tačiau jei jie yra paveldimi iš tėvų vaikams, gali būti, kad jie užsifiksuos tam tikros rūšies populiacijoje. Pavyzdžiui, jei genetinė DNR mutacija koduoja ryškesnę vyrų spalvą. konkrečioms rūšims, jie gali lengviau daugintis, perduodami savo genus ateičiai kartos.

Kai kurios mutacijos yra neutralios, kitos žalingos, o mažuma yra teigiamos. Pavyzdyje, kurį jums parodėme, nauja teigiama savybė „užsifiksuoja“ rūšyje, nes kad ją pateikiantieji turi daugiau vaikų ir todėl su kiekvienu eksponentiškai pasklinda savo genus karta. Mes ką tik papasakojome apie natūralios atrankos evoliucinius mechanizmus.

Bet kokiu atveju genetikos pasaulyje ne viskas taip paprasta. Kai gaminamos lytinės lytinės ląstelės, iš kurių susidarys zigota, pusė informacijos gaunama iš motinos, kita – iš tėvo, tačiau ne visada kalbame apie tikslias genetines kopijas. Susitikite su mumis chromosomų keitimo mechanizmas, nes kartu su minėtomis mutacijomis jis yra vienas iš geležiškiausių natūralioje aplinkoje vykstančių evoliucinių procesų bazių.

• Susijęs straipsnis: "Chromosomos: kas tai yra, savybės ir veikimas"

chromosomos ir lytis

Prieš visiškai pasinerdami į chromosomų permutacijų pasaulį, labai svarbu suprasti tam tikrus genetinius pagrindus, kurie chromosomų teorijoje laikomi savaime suprantamais dalykais. Visos mūsų somatinės ląstelės, iš kurių susidaro mūsų audiniai (neuronai, adipocitai, epitelio ląstelės, monocitai ir labai ilgas ir tt) dalijasi mitozės būdu, jei jie turi pajėgumą, tai yra, iš jų susidaro 2 lygiai tokios pačios ląstelės, kuriose anksčiau buvo viena tėvų.

Tokiu atveju, genetinė informacija yra dubliuojama, tačiau ląstelės linijoje išlieka nepakitusi. Šios ląstelės yra diploidinės, arba kas yra tas pats, jos turi 23 poras chromosomų (22 autosominės poros, viena lytinė), iš kurių viena pora yra iš motinos, kita – iš tėvo. Taigi kiekvienoje mūsų ląstelėje iš viso yra 46 chromosomos.

Seksualinės ląstelės (kiaušiniai ir sperma) yra visiškai kitas pasaulis. Jos turi turėti pusę somatinių ląstelių genetinės informacijos, nes jos susijungs su kita gameta, kad susidarytų gyvybinga zigota. Jei kiaušialąstės ir spermos ląstelės turėtų tokias pačias chromosomas kaip ir mūsų kūno ląstelės, susijungusios iš jų gimtų vaisius su 92 chromosomomis (46x2), tiesa?

Šios problemos sprendimas yra mejozė. Šiame procese, skirtingai nuo mitozės, 4 haploidinės ląstelės (vien tik 23 chromosomos) sukuriamos iš diploido, kuriame, kaip mes prisimename, iš viso yra 46. Taigi, susiliejus dviem haploidinėms gametoms, susidaro diploidinė gemalo linija, kuri apibrėžia kiekvieną mūsų kūno ląstelę.

Kas yra chromosomų keitimas?

Jums gali kilti klausimas, kas lėmė tokią ilgą įžangą, bet tai buvo būtina, nes chromosomų permutacija kartu su kirtimu ar kirtimu gaminamas ląstelėje mejozės metu (konkrečiau, profazės ir metafazės metu), o tai leidžia lytiškai daugintis per mechanizmą. aprašyta.

Taigi, Chromosomų permutacija gali būti apibrėžta kaip procesas, kurio metu chromosomos pasiskirsto atsitiktinai. chromosomos tarp haploidinių dukterinių lytinių ląstelių (n), susidarančios dalijantis diploidinei ląstelei (2n). Jis gaminamas remiantis homologinių chromosomų išsidėstymu, kurios yra ląstelės pusiaujoje prieš dalijimąsi I mejozės metafazės metu.

Šios genetinės struktūros išsidėsčiusios ląstelės centre, mitozinis velenas jas „traukia“ ir pusę informacijos paskirsto viename ląstelės poliuje, o kitą – kitame. Taigi, kai įvyksta citoplazminis dalijimasis ir susidaro dvi ląstelės ten, kur anksčiau buvo viena, abi turės tiek pat genetinės medžiagos, bet skirtingo pobūdžio.

Matematiniu požiūriu galimas chromosomų permutacijas žmonėms galima gauti taip:

223= 8.388.608

Greitai ir lengvai paaiškiname šią formulę. Kadangi chromosomų skaičius žmogaus genome yra 23 poros (22 autosominės + 1 seksualinė), galimų chromosomų permutacijų skaičius mejozės metu bus padidintas iki 23, o rezultatas – daugiau nei 8 milijonai skirtingų scenarijų.. Ši atsitiktinė chromosomų orientacija į kiekvieną ląstelės polių yra svarbus genetinio kintamumo šaltinis.

Chromosomų kirtimo svarba

Chromosomų kryžminimas apibrėžiamas kaip genetinės medžiagos mainai lytinio dauginimosi metu tarp dviejų homologinių chromosomų toje pačioje ląstelėje, todėl susidaro rekombinantinės chromosomos. Šiuo metu būtina pabrėžti, kad terminas „homologinės“ reiškia chromosomas, kurios sudaro porą mejozė, nes jie turi tą pačią struktūrą, tuos pačius genus, bet skirtingą informaciją (kiekvienas iš jų yra iš a pirmtakas).

Mes nenorime visiškai apibūdinti mejozės, todėl jums pakaks žinoti, kad chromosomų keitimas vyksta I metafazėje, bet kryžminimas vyksta profazėje. Šiuo metu homologinės chromosomos sudaro tiltą, vadinamą "chiasma", kuris leidžia tarp jų keistis genetine informacija.

Taigi, dėl šio mainų atsiranda dvi rekombinantinės chromosomos, apie kurias informacija gaunama ir iš tėvo, ir iš motinos, tačiau jos organizuojamos kitaip nei tėvai.. Mes paminėjome šį mejozinį mechanizmą, nes kartu su chromosomų permutacija jie yra pagrindas gyvų būtybių, kurios lytiškai dauginasi, paveldėjimo mechanizmų genetinis kintamumas.

• Galbūt jus domina: "6 chromosomos dalys: savybės ir funkcijos"

Chromosomų permutacijos biologinė reikšmė

Taškinės mutacijos, chromosomų permutacijos ir homologinių chromosomų kryžminimas yra būtini norint suprasti gyvenimą taip, kaip mes jį suvokiame šiandien. Visą jo funkcionalumą ir biologinę reikšmę galima apibendrinti vienu žodžiu: kintamumas.

Jei visi populiacijos egzemplioriai yra genetiškai vienodi, jie parodys daugybę fizinių savybių ir (beveik) identiškas elgesio elgesys, todėl jie bus taip pat pasirengę ir (arba) prisitaikę prie pokyčių atmosfera. Evoliucinių jėgų šis scenarijus nėra „suinteresuotas“, nes jei įvyks drastiškas pokytis ir visi rūšis reaguoja taip pat, tikėtina, kad laikui bėgant ji išnyks dėl įrankių trūkumo biologinės.

Ryškus to pavyzdys gali būti kai kurių veislių šunys ir kiti naminiai gyvūnai, kurie buvo griežtai nubaustas dėl giminystės, genetinės atrankos produktas žmonių. Dauginimasis tarp giminaičių sukelia homozigotiškumą, tai yra genetinio kintamumo praradimą. Šis reiškinys yra žinomas kaip „inbridingo depresija“ ir kuo mažiau alelių yra populiacijoje, tuo labiau teoriškai tikėtina, kad ji artėja prie išnykimo.

Galiausiai būtina pabrėžti, kad mes kalbame ne spėlioniniais pagrindais. Turėdami šiuos du duomenis suprasite, ką turime omenyje: 6 iš 10 auksaspalvių retriverių veislės šunų miršta nuo vėžio, o iki 50 % persų kačių serga inkstų ligomis policistinė Akivaizdu, kad genetinio kintamumo trūkumas trumpuoju laikotarpiu virsta ligomis, o ilgainiui – visos rūšies negyvybe..

Santrauka

Šioje erdvėje mes pasinaudojome galimybe sutelkti dėmesį į chromosomų permutaciją evoliuciniu požiūriu, o ne fiziologinis, nes manome, kad tokius abstrakčius reiškinius daug lengviau suprasti su konkrečiais pavyzdžiais ir pasekmėmis sukeliantis. Jei norime, kad liktų su idėja, tai yra: DNR mutacijos, chromosomų pakitimai ir kryžminimas yra lytiškai besidauginančių rūšių paveldimumo pagrindas.. Be šių mechanizmų būtume pasmerkti evoliucinei nesėkmei.

Dabar baigiame klausimu, kuris paliks ne vieną skaitytoją suglumęs: ar vyksta genetinio kintamumo mechanizmai Lytinio dauginimosi metu kaip gali būti, kad yra rūšių, kurios per visą istoriją išliko su nelytinio dauginimosi sistemomis? istorija? Kaip matote, yra problemų, kurių vis dar nepastebime.

Bibliografinės nuorodos:

• Chenas, Y. M., Chenas, M. C., Chang, P. C. ir Chen, S. h. (2012). Išplėstinis dirbtinių chromosomų genetinis algoritmas permutacijos srauto parduotuvės planavimo problemoms spręsti. Kompiuteriai ir pramonės inžinerija, 62(2), 536-545.
• Kleckneris, N. (1996). Mejozė: kaip tai galėtų veikti? Proceedings of the National Academy of Sciences, 93(16), 8167-8174.
• Mitchellas, L. A. ir Boeke, J. d. (2014). Sintetinės eukariotinės chromosomos cirkuliacija su telomeratoriumi. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(48), 17003-17010.
• Schwarzcher, T. (2003). Mejozė, rekombinacija ir chromosomos: augalų genų išskyrimo ir fluorescencinės in situ hibridizacijos duomenų apžvalga. Eksperimentinės botanikos žurnalas, 54(380), 11-23.
• Sybega, J. (1999). Dėl ko homologinės chromosomos randa viena kitą mejozės metu? Apžvalga ir hipotezė. Chromosoma, 108(4), 209-219.