Хромосомный обмен: что это такое и как это работает

Наследственность лежит в основе эволюции. Изменения в генах живых существ происходят в результате случайных мутаций, но если они передаются по наследству от родителей к детям, возможно, что они закрепляются в популяции данного вида. Например, если генетическая мутация в ДНК кодирует более заметную окраску у самцов конкретных видов, они могут легче размножаться, передавая свои гены будущим поколения.

Некоторые мутации нейтральны, другие вредны, а меньшинство позитивны. В примере, который мы вам показали, новая положительная характеристика в конце концов «закрепляется» в виде, поскольку что у тех, кто его предъявляет, больше детей и, следовательно, они экспоненциально распространяют свои гены с каждым разом. поколение. В общих чертах мы только что рассказали вам об эволюционных механизмах естественного отбора.

В любом случае не все так просто в мире генетики. Когда образуются половые гаметы, которые дадут начало зиготе, половина информации поступает от матери, а другая — от отца, но речь не всегда идет о точных генетических копиях. Встретиться с нами

механизм замены хромосом, потому что вместе с вышеупомянутыми мутациями он представляет собой одну из самых железистых основ эволюционных процессов в природной среде.

• Связанная статья: «Хромосомы: что это такое, характеристики и функционирование»

хромосомы и пол

Прежде чем полностью погрузиться в мир хромосомных перестановок, важно, чтобы вы поняли определенные генетические основы, которые считаются само собой разумеющимися в теории хромосом. Все наши соматические клетки, дающие начало нашим тканям (нейроны, адипоциты, эпителиальные клетки, моноциты и очень д.) делятся митозом, если обладают способностью, т. е. дают начало 2 точно таким же клеткам, где раньше была одна родительский.

В этом случае, генетическая информация дублируется, но остается неизменной в клеточной линии. Эти клетки диплоидны, или, что то же самое, имеют 23 пары хромосом (22 аутосомные пары, одна половая), из которых одна пара происходит от матери, а другая — от отца. Таким образом, каждая наша клетка имеет всего 46 хромосом.

Половые клетки (яйцеклетки и сперматозоиды) — это совсем другой мир. Они должны иметь половину генетической информации соматических клеток, поскольку они собираются объединиться с другой гаметой, чтобы дать начало жизнеспособной зиготе. Если бы яйцеклетки и сперматозоиды имели те же хромосомы, что и клетки нашего тела, когда они соединились бы, они бы дали начало плоду с 92 хромосомами (46x2), верно?

Для решения этой проблемы служит мейоз. В этом процессе, в отличие от митоза, 4 гаплоидные клетки (только с 23 хромосомами) образуются из диплоида, который, как мы помним, содержит всего 46 хромосом.. Таким образом, когда две гаплоидные гаметы сливаются, создается диплоидная зародышевая линия, которая определяет каждую клетку нашего тела.

Что такое замена хромосом?

Вы можете задаться вопросом, что привело к такому длинному введению, но оно было необходимо, поскольку перестановка хромосом, наряду с кроссинговером или кроссинговером, вырабатывается внутри клетки во время мейоза (точнее, в профазе и метафазе), что делает возможным половое размножение посредством механизма уже описано.

Так что, Хромосомную пермутацию можно определить как процесс случайного распределения хромосом. хромосомы между гаплоидными дочерними половыми клетками (n), образующиеся в результате деления диплоидной клетки (2н). Это производится на основе размещения гомологичных хромосом, которые расположены на экваторе клетки перед делением во время метафазы I мейоза.

Как только эти генетические структуры оказались в центре клетки, митотическое веретено «вытягивает» их и распределяет половину информации на одном полюсе клетки, а другую — на другом. Таким образом, когда происходит цитоплазматическое деление и образуются две клетки там, где раньше была одна, обе будут иметь одинаковое количество генетического материала, но разной природы.

С математической точки зрения возможные перестановки хромосом у человека можно получить следующим образом:

223= 8.388.608

Мы объясним эту формулу быстро и легко. Поскольку число хромосом в геноме человека составляет 23 пары (22 аутосомные + 1 половая), количество возможных перестановок хромосом во время мейоза будет увеличено с 2 до 23, что дает впечатляющий результат: более 8 миллионов различных сценариев.. Эта случайная ориентация хромосом к каждому из полюсов клетки является важным источником генетической изменчивости.

Значение кроссинговера хромосом

Хромосомный кроссинговер определяется как обмен генетическим материалом в процессе полового размножения между двумя гомологичными хромосомами внутри одной клетки, что приводит к рекомбинантным хромосомам. Здесь необходимо подчеркнуть, что термин «гомологичные» относится к хромосомам, образующим пару во время мейоза, так как они имеют одинаковую структуру, одни и те же гены, но разную информацию (каждый происходит из прародитель).

Мы не хотим полностью описывать мейоз, поэтому вам достаточно будет знать, что перестановка хромосом происходит в метафазе I, а кроссинговер — в профазе. В это время гомологичные хромосомы образуют мост, называемый «хиазмой», который позволяет обмениваться генетической информацией между ними.

Так, этот обмен дает начало двум рекомбинантным хромосомам, информация о которых поступает как от отца, так и от матери, но организована иначе, чем у родителей.. Мы упомянули этот мейотический механизм, потому что вместе с перестановкой хромосом он представляет собой основу генетическая изменчивость механизмов наследования у живых существ, размножающихся половым путем.

• Вас может заинтересовать: «6 частей хромосомы: характеристики и функции»

Биологическое значение хромосомной пермутации

Точечные мутации, хромосомные перестановки и кроссинговеры между гомологичными хромосомами необходимы для понимания жизни в том виде, в каком мы ее воспринимаем сегодня. Всю его функциональность и биологическое значение можно свести к одному слову: изменчивость.

Если все особи в популяции генетически одинаковы, они будут демонстрировать ряд физических признаков и (почти) идентичное поведенческое поведение, поэтому они будут столь же подготовлены и/или адаптированы к изменениям в атмосфера. Эволюционные силы не «заинтересованы» в этом сценарии, потому что, если произойдет резкое изменение и все вид реагирует точно так же, вполне вероятно, что со временем он вымрет из-за отсутствия инструментов биологический.

Ярким примером этого могут служить некоторые породы собак и других домашних животных, которые были сурово наказывается последствиями инбридинга, продукт генетического отбора люди. Размножение между родственниками приводит к гомозиготности, то есть к потере генетической изменчивости. Это явление известно как «депрессия инбридинга», и чем меньше аллелей в популяции, тем теоретически более вероятно, что она движется к вымиранию.

Наконец, необходимо подчеркнуть, что мы не говорим на предположительных основаниях. С этими двумя данными вы поймете, что мы имеем в виду: 6 из 10 собак породы золотистый ретривер. умирают от рака, а до 50% персидских кошек страдают заболеваниями почек поликистозный Понятно, что отсутствие генетической изменчивости в краткосрочной перспективе приводит к болезням, а в долгосрочной — к нежизнеспособности всего вида..

Краткое содержание

В этом разделе мы воспользовались возможностью сосредоточиться на перестановке хромосом с эволюционной точки зрения, а не физиологические, потому что мы считаем, что гораздо легче понять такие абстрактные явления на конкретных примерах и последствиях причинение. Если мы хотим, чтобы вы остались с идеей, это следующее: Мутации ДНК, хромосомные перестановки и кроссинговер являются основой наследственности у видов, размножающихся половым путем.. Без этих механизмов мы были бы обречены на эволюционный провал.

Теперь мы заканчиваем вопросом, который поставит в тупик не одного читателя: имеют ли место механизмы генетической изменчивости? во время полового размножения, как возможно, что существуют виды, которые выжили с системами бесполого размножения на протяжении всей истории? история? Как видите, есть вопросы, которые до сих пор ускользают от нас.

Библиографические ссылки:

• Чен, Ю. М., Чен М. С., Чанг, П. К. и Чен С. час (2012). Расширенный генетический алгоритм искусственных хромосом для задач планирования перестановочного цеха. Компьютеры и промышленная инженерия, 62 (2), 536-545.
• Клекнер, Н. (1996). Мейоз: как это могло работать?. Труды Национальной академии наук, 93(16), 8167-8174.
• Митчелл, Л. А., и Боке, Дж. д. (2014). Циркулярная перестановка синтетической эукариотической хромосомы с помощью теломератора. Труды Национальной академии наук, 111(48), 17003-17010.
• Шварцхер, Т. (2003). Мейоз, рекомбинация и хромосомы: обзор данных о выделении генов и флуоресцентной гибридизации in situ у растений. Журнал экспериментальной ботаники, 54 (380), 11-23.
• Сибенга, Дж. (1999). Что заставляет гомологичные хромосомы находить друг друга в мейозе? Обзор и гипотеза. Хромосома, 108(4), 209-219.