Schimbarea cromozomilor: ce este și cum funcționează

Ereditatea este baza evoluției. Modificările în genele ființelor vii au loc prin mutații aleatorii, dar dacă acestea sunt moștenite de la părinți la copii, este posibil ca acestea să ajungă să fie fixate într-o populație a unei anumite specii. De exemplu, dacă o mutație genetică a ADN-ului codifică o colorare mai vizibilă la bărbații unui specii specifice, se pot reproduce mai ușor, transmițându-și genele în viitor generatii.

Unele mutații sunt neutre, altele dăunătoare, iar o minoritate sunt pozitive. În exemplul pe care vi l-am arătat, o nouă caracteristică pozitivă ajunge să se „fixeze” în specie, deoarece că cei care o prezintă au mai mulți copii și, prin urmare, își răspândesc genele exponențial cu fiecare generaţie. În linii mari, tocmai v-am povestit despre mecanismele evolutive prin selecție naturală.

În orice caz, nu totul este atât de simplu în lumea geneticii. Când se produc gameții sexuali care vor da naștere unui zigot, jumătate din informații provin de la mamă, iar cealaltă de la tată, dar nu vorbim întotdeauna de copii genetice exacte. Întâlnește-te cu noi

mecanismul schimbului de cromozomi, deoarece, alaturi de mutatiile mentionate mai sus, reprezinta una dintre cele mai de fier baze ale proceselor evolutive din mediul natural.

• Articol înrudit: „Cromozomi: ce sunt, caracteristici și funcționare”

cromozomi și sex

Înainte de a vă scufunda pe deplin în lumea permutărilor cromozomiale, este esențial să înțelegeți anumite baze genetice care sunt luate de la sine înțelese în teoria cromozomilor. Toate celulele noastre somatice, cele care dau naștere țesuturilor noastre (neuroni, adipocite, celule epiteliale, monocite și un etc.) se divid prin mitoză dacă au capacitate, adică dau naștere la 2 exact aceleași celule unde era înainte una părintească.

În acest caz, informația genetică este duplicată, dar rămâne neschimbată în linia celulară. Aceste celule sunt diploide, sau ce este la fel, au 23 de perechi de cromozomi (22 de perechi autozomale, una sexuală), dintre care o pereche provine de la mamă și alta de la tată. Astfel, fiecare dintre celulele noastre are un total de 46 de cromozomi.

Celulele sexuale (ovule și spermatozoizi) sunt o lume complet diferită. Acestea trebuie să aibă jumătate din informația genetică a celulelor somatice, deoarece se vor uni cu un alt gamet pentru a da naștere unui zigot viabil. Dacă ovulele și spermatozoizii ar avea aceiași cromozomi ca și celulele corpului nostru, atunci când s-au unit, ar da naștere unui făt cu 92 de cromozomi (46x2), nu?

Pentru a rezolva această problemă este meioza. În acest proces, spre deosebire de mitoză, 4 celule haploide (numai cu 23 de cromozomi) sunt generate dintr-un diploid, despre care ne amintim că conține un total de 46 de cromozomi.. Astfel, atunci când doi gameți haploizi fuzionează, este creată linia germenală diploidă, care definește fiecare celulă din corpul nostru.

Ce este schimbarea cromozomilor?

S-ar putea să vă întrebați ce a dus la o introducere atât de lungă, dar a fost esențial, deoarece permutarea cromozomilor, împreună cu încrucișarea sau încrucișarea, este produsă în interiorul unei celule în timpul meiozei (mai precis, în profază și metafază), ceea ce permite reproducerea sexuală prin mecanismul deja descris.

Astfel încât, Permutația cromozomală poate fi definită ca procesul prin care cromozomii sunt distribuiți aleatoriu. cromozomii dintre celulele sexuale fiice haploide (n) produse prin diviziunea unei celule diploide (2n). Acesta este produs pe baza plasării cromozomilor omologi, care sunt localizați la ecuatorul celulei înainte de diviziune, în timpul metafazei I a meiozei.

Odată ce aceste structuri genetice au fost localizate în centrul celulei, fusul mitotic le „trage” și distribuie jumătate din informație la un pol al celulei și celălalt la celălalt. Astfel, atunci când are loc diviziunea citoplasmatică și se formează două celule acolo unde înainte a existat una, ambele vor avea aceeași cantitate de material genetic, dar de natură diferită.

Din punct de vedere matematic, posibilele permutări cromozomiale la om pot fi obținute după cum urmează:

223= 8.388.608

Vă explicăm această formulă rapid și ușor. Deoarece numărul de cromozomi din genomul uman este de 23 de perechi (22 autozomal + 1 sexual), numărul posibilelor permutări cromozomiale în timpul meiozei va fi crescut cu 2 la 23, cu rezultatul impresionant al a peste 8 milioane de scenarii diferite. Această orientare aleatorie a cromozomilor către fiecare dintre polii celulei este o sursă importantă de variabilitate genetică.

Importanța încrucișării cromozomilor

Încrucișarea cromozomială este definită ca schimbul de material genetic în timpul procesului de reproducere sexuală între doi cromozomi omologi din cadrul aceleiași celule, dând naștere la cromozomi recombinanți. În acest moment, este necesar să subliniem că termenul „omolog” se referă la cromozomi care formează o pereche în timpul meioză, deoarece au aceeași structură, aceleași gene, dar informații diferite (fiecare provine din a progenitor).

Nu vrem să descriem pe deplin meioza, așa că va fi suficient să știți că schimbarea cromozomilor are loc în metafaza I, dar trecerea are loc în profază. În acest moment, cromozomii omologi formează o punte numită „chiasma”, care permite schimbul de informații genetice între ei.

Asa de, acest schimb dă naștere la doi cromozomi recombinanți, ale căror informații provin atât de la tată, cât și de la mamă, dar sunt organizate diferit de părinți.. Am citat acest mecanism meiotic deoarece, împreună cu permutarea cromozomală, ele reprezintă bazele variabilitatea genetică a mecanismelor de moștenire a ființelor vii care se reproduc sexual.

• Ați putea fi interesat de: „Cele 6 părți ale cromozomului: caracteristici și funcții”

Semnificația biologică a permutației cromozomiale

Mutațiile punctuale, permutările cromozomiale și încrucișările între cromozomii omologi sunt esențiale pentru înțelegerea vieții așa cum o percepem astăzi. Toată funcționalitatea și semnificația sa biologică pot fi rezumate într-un singur cuvânt: variabilitate.

Dacă toate exemplarele dintr-o populație sunt genetic aceleași, vor prezenta o serie de trăsături fizice și comportamente comportamentale (aproape) identice, astfel încât acestea vor fi la fel de pregătite și/sau adaptate la schimbările din atmosfera. Forțele evolutive nu sunt „interesate” de acest scenariu, pentru că dacă apare o variație drastică și toate specia raspunde in acelasi mod, este probabil ca aceasta sa dispara in timp din cauza lipsei de instrumente biologic.

Un exemplu clar în acest sens poate fi văzut în unele rase de câini și alte animale domestice, care au fost aspru pedepsit de efectele consangvinizării, produs al selecției genetice de către oameni. Reproducerea între rude dă naștere homozigozității, adică pierderea variabilității genetice. Acest fenomen este cunoscut sub numele de „depresie de consangvinizare” și cu cât există mai puțină disponibilitate de alele într-o populație, cu atât teoretic este mai probabil ca aceasta să se îndrepte spre dispariție.

În sfârșit, este necesar să subliniem că nu vorbim în temeiuri conjecturale. Cu aceste două date vei înțelege ce ne referim: 6 din 10 câini din rasa Golden Retriever mor de cancer și până la 50% dintre pisicile persane au boli de rinichi polichistic Este clar că lipsa variabilității genetice se traduce prin boli pe termen scurt, iar pe termen lung inviabilitatea unei specii întregi..

rezumat

În acest spațiu am profitat de ocazie pentru a ne concentra pe permutarea cromozomilor din punct de vedere evolutiv, mai degrabă decât fiziologic, deoarece credem că este mult mai ușor să înțelegem astfel de fenomene abstracte cu exemple concrete și consecințele provocând. Dacă vrem să rămâneți cu o idee, aceasta este următoarea: Mutațiile ADN, permutările cromozomiale și încrucișarea sunt baza eredității la speciile care se reproduc sexual. Fără aceste mecanisme, am fi sortiți eșecului evolutiv.

Acum, încheiem cu o întrebare care va lăsa nedumerit mai mult de un cititor: dacă au loc mecanismele variabilității genetice în timpul reproducerii sexuale, cum este posibil să existe specii care au supraviețuit cu sisteme de propagare asexuată de-a lungul istoriei? istorie? După cum puteți vedea, există probleme care încă ne scapă.

Referințe bibliografice:

• Chen, Y. M., Chen, M. C., Chang, P. C. și Chen, S. h. (2012). Algoritm genetic extins pentru cromozomi artificiali pentru problemele de programare a fluxului de permutare. Computers & Industrial Engineering, 62(2), 536-545.
• Kleckner, N. (1996). Meioza: cum ar putea funcționa? Proceedings of the National Academy of Sciences, 93(16), 8167-8174.
• Mitchell, L. A. și Boeke, J. d. (2014). Permutarea circulară a unui cromozom eucariotic sintetic cu telomeratorul. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(48), 17003-17010.
• Schwarzcher, T. (2003). Meioză, recombinare și cromozomi: o revizuire a izolării genelor și a datelor de hibridizare fluorescentă in situ la plante. Journal of Experimental Botany, 54(380), 11-23.
• Sybenga, J. (1999). Ce face ca cromozomii omologi să se găsească unul pe altul în meioză? O recenzie și o ipoteză. Cromozom, 108(4), 209-219.