Kromosombytte: hva det er og hvordan det fungerer

Arvelighet er grunnlaget for evolusjon. Endringer i genene til levende vesener skjer ved tilfeldige mutasjoner, men hvis disse er arvet fra foreldre til barn, er det mulig at de ender opp med å bli fiksert i en populasjon av en gitt art. For eksempel, hvis en genetisk mutasjon i DNA koder for en mer iøynefallende farge hos hannene i en spesifikke arter, kan de reprodusere seg lettere og overføre genene til fremtiden generasjoner.

Noen mutasjoner er nøytrale, andre skadelige, og en minoritet er positive. I eksemplet som vi har vist deg, ender en ny positiv egenskap opp med å "fikse" seg i arten, siden at de som presenterer det får flere barn og derfor sprer genene eksponentielt med hver generasjon. I store trekk har vi nettopp fortalt deg om de evolusjonære mekanismene ved naturlig utvalg.

I alle fall er ikke alt så enkelt i genetikkens verden. Når de seksuelle kjønnscellene som skal gi opphav til en zygote produseres, kommer halvparten av informasjonen fra mor og den andre fra far, men det er ikke alltid vi snakker om eksakte genetiske kopier. Møt oss

mekanismen for kromosombytte, fordi den, sammen med de nevnte mutasjonene, representerer en av de mest jernbasene for evolusjonære prosesser i det naturlige miljøet.

• Relatert artikkel: "Kromosomer: hva de er, egenskaper og funksjon"

kromosomer og sex

Før du dykker helt inn i verden av kromosompermutasjoner, er det viktig at du forstår visse genetiske baser som tas for gitt i kromosomteorien. Alle våre somatiske celler, de som gir opphav til vårt vev (nevroner, adipocytter, epitelceller, monocytter og en svært lang osv.) dele med mitose hvis de har kapasitet, det vil si at de gir opphav til 2 nøyaktig samme celler der det før var en foreldrenes.

I dette tilfellet, genetisk informasjon dupliseres, men forblir uendret i cellelinjen. Disse cellene er diploide, eller hva som er det samme, de har 23 par kromosomer (22 autosomale par, ett kjønn), hvorav ett par kommer fra mor og et annet fra far. Dermed har hver av cellene våre totalt 46 kromosomer.

Kjønnsceller (egg og sædceller) er en helt annen verden. Disse trenger å ha halvparten av den genetiske informasjonen til somatiske celler, siden de kommer til å forenes med en annen kjønnscelle for å gi opphav til en levedyktig zygote. Hvis eggene og sædcellene hadde de samme kromosomene som cellene i kroppen vår, ville de når de slo seg sammen gi opphav til et foster med 92 kromosomer (46x2), ikke sant?

For å løse dette problemet er meiose. I denne prosessen, i motsetning til mitose, 4 haploide celler (med 23 kromosomer alene) genereres fra en diploid, som vi husker inneholder totalt 46. Når to haploide kjønnsceller smelter sammen, dannes den diploide kimlinjen, som definerer hver eneste celle i kroppen vår.

Hva er kromosombytte?

Du lurer kanskje på hva som førte til en så lang introduksjon, men det var viktig, siden kromosompermutasjon, sammen med kryssing eller kryssing, produseres i en celle under meiose (mer spesifikt, i profase og metafase), som muliggjør seksuell reproduksjon gjennom mekanismen allerede beskrevet.

Så det, Kromosomal permutasjon kan defineres som prosessen der kromosomene er tilfeldig fordelt. kromosomer mellom haploide datterkjønnsceller (n) produsert ved deling av en diploid celle (2n). Dette produseres basert på plassering av homologe kromosomer, som er lokalisert ved ekvator av cellen før deling, under metafase I av meiose.

Når disse genetiske strukturene har blitt lokalisert i midten av cellen, "trekker" den mitotiske spindelen dem og distribuerer halvparten av informasjonen på den ene polen av cellen og den andre på den andre. Når cytoplasmatisk deling oppstår og to celler dannes der det før var én, vil altså begge ha samme mengde genetisk materiale, men av ulik natur.

Fra et matematisk synspunkt kan mulige kromosompermutasjoner hos mennesker oppnås som følger:

223= 8.388.608

Vi forklarer denne formelen raskt og enkelt. Siden antallet kromosomer i det menneskelige genomet er 23 par (22 autosomale + 1 seksuell), antall mulige kromosompermutasjoner under meiose vil bli 2 hevet til 23, med det imponerende resultatet av mer enn 8 millioner forskjellige scenarier. Denne tilfeldige orienteringen av kromosomene mot hver av cellens poler er en viktig kilde til genetisk variasjon.

Viktigheten av å krysse kromosomene

Kromosomal kryssing er definert som utveksling av genetisk materiale under prosessen med seksuell reproduksjon mellom to homologe kromosomer i samme celle, som gir opphav til rekombinante kromosomer. På dette tidspunktet er det nødvendig å understreke at begrepet "homolog" refererer til kromosomer som danner et par i løpet av meiose, siden de har samme struktur, samme gener, men forskjellig informasjon (hver kommer fra en stamfar).

Vi ønsker ikke å beskrive meiose fullt ut, så det vil være nok for deg å vite at kromosombytte skjer i metafase I, men kryssing skjer i profase. På dette tidspunktet danner de homologe kromosomene en bro kalt en "chiasma", som tillater utveksling av genetisk informasjon mellom dem.

Så, denne utvekslingen gir opphav til to rekombinante kromosomer, hvis informasjon kommer fra både far og mor, men er organisert annerledes enn foreldrene. Vi har sitert denne meiotiske mekanismen fordi de, sammen med kromosompermutasjon, representerer basene til den genetiske variasjonen i arvemekanismene til levende vesener som formerer seg seksuelt.

• Du kan være interessert i: "De 6 delene av kromosomet: egenskaper og funksjoner"

Den biologiske betydningen av kromosomal permutasjon

Punktmutasjoner, kromosomale permutasjoner og kryssinger mellom homologe kromosomer er avgjørende for å forstå livet slik vi oppfatter det i dag. All dens funksjonalitet og biologiske betydning kan oppsummeres i et enkelt ord: variasjon.

Hvis alle prøvene i en populasjon er genetisk like, vil de vise en rekke fysiske egenskaper og (nesten) identisk atferd, så de vil være like forberedt og/eller tilpasset endringer i atmosfære. Evolusjonære krefter er ikke "interessert" i dette scenariet, fordi hvis en drastisk variasjon kommer og alle arter reagerer på samme måte, det er sannsynlig at den vil dø ut over tid på grunn av mangel på verktøy biologiske.

Et tydelig eksempel på dette kan sees i noen hunderaser og andre husdyr, som har vært det hardt straffet av virkningene av innavl, produkt av genetisk utvalg av mennesker. Reproduksjon mellom slektninger gir opphav til homozygositet, det vil si tap av genetisk variabilitet. Dette fenomenet er kjent som "innavlsdepresjon" og jo mindre tilgjengelighet av alleler det er i en populasjon, jo mer teoretisk sannsynlig er det at det er på vei mot utryddelse.

Til slutt er det nødvendig å understreke at vi ikke snakker i gjetningsgrunnlag. Med disse to dataene vil du forstå hva vi mener: 6 av 10 hunder av rasen golden retriever dør av kreft, og opptil 50 % av persiske katter har nyresykdom polycystisk Det er klart at mangelen på genetisk variasjon fører til sykdommer på kort sikt, og på lang sikt uoverkommelighet for en hel art..

Sammendrag

I dette rommet har vi benyttet anledningen til å fokusere på kromosompermutasjon fra et evolusjonært synspunkt snarere enn fysiologisk, fordi vi tror at det er mye lettere å forstå slike abstrakte fenomener med konkrete eksempler og konsekvensene forårsaker. Hvis vi vil at du skal være med en idé, er dette følgende: DNA-mutasjoner, kromosomale permutasjoner og kryssing er grunnlaget for arv hos seksuelt reproduserende arter. Uten disse mekanismene ville vi være dømt til evolusjonær fiasko.

Nå avslutter vi med et spørsmål som vil etterlate mer enn én leser forvirret: om mekanismene for genetisk variasjon finner sted under seksuell reproduksjon, hvordan er det mulig at det finnes arter som har overlevd med aseksuelle forplantningssystemer gjennom historien? historie? Som du kan se, er det problemer som fortsatt unngår oss.

Bibliografiske referanser:

• Chen, Y. M., Chen, M. C., Chang, P. C. og Chen, S. h. (2012). Utvidet genetisk algoritme for kunstige kromosomer for planleggingsproblemer med permutasjonsflyt. Computers & Industrial Engineering, 62(2), 536-545.
• Kleckner, N. (1996). Meiose: hvordan kunne det fungere?. Proceedings of the National Academy of Sciences, 93(16), 8167-8174.
• Mitchell, L. A., & Boeke, J. d. (2014). Sirkulær permutasjon av et syntetisk eukaryotisk kromosom med telomeratoren. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(48), 17003-17010.
• Schwarzcher, T. (2003). Meiose, rekombinasjon og kromosomer: en gjennomgang av genisolasjon og fluorescerende in situ hybridiseringsdata i planter. Journal of Experimental Botany, 54(380), 11-23.
• Sybenga, J. (1999). Hva gjør at homologe kromosomer finner hverandre i meiose? En gjennomgang og en hypotese. Kromosom, 108(4), 209-219.