Qué Es La Poliploidía

 

¿Qué es la poliploidía? La poliploidía, la presencia de más de dos juegos de cromosomas apareados u homólogos, en un individuo, es un fenómeno ampliamente distribuido en las plantas. La poliploidía, entonces, puede ser definida como el incremento del tamaño del genoma causado por la presencia de uno o más juegos adicionales de cromosomas dentro de las células de un organismo. De esta forma, podemos encontrar individuos con tres  juegos de cromosomas (3n, triploides), cuatro (4n, tetraploides), cinco (5n, pentaploides), seis (6n, hexaploides), etc. 2008). La poliploidía puede surgir, tanto en plantas y animales, a través de una falla en la división reduccional de la meiosis, durante la profase I (probablemente asociado con los procesos que se llevan a cabo durante esta etapa, como el entrecruzamiento entre cromátidas), así que el esperma u óvulo "no reducido" es diploide en lugar de haploide. En otras palabras, Se produce por defectos de la meiosis en la profase cuando los cromosomas homólogos se aparean en el proceso llamado sinapsis para formar tétradas, y no se separan durante la anafase I, esto da lugar a una célula con todo el complemento cromosómico y la otra con ninguno donde la primera pasa por la segunda división meiótica y produce gametos diploides. Por lo que si este gameto se une con otro normal producirá un cigoto triploide.  triploide.   La poliploidía también puede surgir a través de otros procesos, como la polispermia o la hibridación interespecífica (entre especies. En plantas, la poliploidía también puede surgir en las regiones meristemáticas a través de la duplicación somática. Entonces, por este fenómeno se originan células, originan  células, tejidos  tejidos u organismos con tres o más juegos completos de cromosomas de  cromosomas de la misma o distintas especies, distintas  especies, o  o con dos o más genomas más  genomas de especies distintas.

¿Qué implica? La poliploidía puede ser un mecanismo de especiación “instantánea” ya que la diferencia en el número de cromosomas entre las especies parentales y el poliploide, resultan usualmente en aislamiento reproductivo. La poliploidía ha probado ser una de las fuerzas evolutivas más importantes en la formación de especies de plantas y animales. Sin embargo, estos cambios evolutivos no serían posibles sin los rápidos y extensivos cambios en el genoma que llevan a cabo los recién formados individuos poliploides. Estos cambios son la primera consecuencia medible de la poliploidía, ya que se presentan inmediatamente después del evento de poliploidización y definen el desarrollo de la meiosis, y con ello la fertilidad de los nuevos poliploides, así como los cambios en la expresión genética de los genes duplicados, si se eliminan o conservan y en qué forma, sub-funcionalizando o bien adquiriendo nuevas funciones (neo-funcionalizando).

 

Estos cambios determinan, dependiendo de su tipo y magnitud, si el recién formado linaje poliploide es capaz de soportar la inestabilidad inicial producto de su nuevo genoma y logra establecerse de manera permanente, generando nuevas especies. Es así que la poliploidía juega un papel importante en la especiación de plantas, y se estima que aproximadamente el 15 % de los eventos de especiación en angiospermas, y el 31 % en los helechos, son acompañados de la poliploidización.

Tipos de poliploidía De acuerdo al origen de sus progenitores, los organismos organism os poliploides pueden ser divididos en dos categorías principales, autopoliploides y alopoliploides. Un autopoliploide autopoliploide   es definido como un organismo que contiene tres tres o más juegos de cromosomas homólogos derivados del del mismo individuo o bien de un individuo perteneciente a la misma especie. En este caso, los individuos poliploides son formados por la unión de gametos no reducidos de organismos genética y cromosómicamente compatibles que pueden ser catalogados como pertenecientes a la misma m isma especie.

En este tipo de poliploides, posterior a la recombinación, existe una alta frecuencia de no disyunción (no separación) de cromátidas hermanas, lo cual es causado porque las cromátidas hermanas, como se comentó, se asocian en multivalentes, en lugar de bivalentes, durante la profase meiótica I, lo cual conduce a la formación de gametos que no poseen el número correcto de cromosomas (aneuploides) y a una supervivencia reducida de cigotos. Lo anterior reduce la fertilidad del nuevo individuo poliploide y por lo tanto sus posibilidades de supervivencia a largo plazo.

 Autopoliploidía

Por otro lado, un alopoliploide alopoliploide   es aquel organismo que contiene juegos de cromosomas no-homólogos debido a la hibridación entre diferentes especies. En este caso, la poliploidía se presenta después de la hibridación entre dos especies relacionadas. En otras palabras, La alopoliploidía resultado del cruzamiento de dos especies diferentes, es común y, al igual que la autopoliploidía, puede dar lugar a organismos híbridos viables. El resultado será híbridos estériles cuando los cromosomas no son lo suficientemente suficientemente similares para formar pares durante la meiosis.

 

 

 Al igual que en el caso de los autopoliploides, la formación de bivalentes es necesaria para una meiosis estable y una fertilidad normal en organismos alopoliploides. En este caso, la recombinación intergenómica (entre genomas de iferentes especies) comprometería el el mantenimiento mantenimiento de los complementos cromosómicos parentales, parentales, es decir, el apareo entre cromosomas homeólogos1 homeólogos1 traería consigo consigo errores al momento de la segregación, lo cual podría generar gametos aneuploides. Por lo tanto, en individuos alopoliploides es posible que el apareamiento entre cromosomas homólogos sea reforzado mediante mecanismos genéticos.

 Alopoliploidía

Categorías de poliploidía Hay diferentes categorías de poliploidía según el número de genomios completos que posee el individuo: Triploides (3n cromosomas): Los triploides son extraños ya que, aunque pueden ser posibles, como Triploides  sucede en la mayoría de las plantas, son la mayoría estériles por la formación de gametos defectuosos. Esta esterilidad implica frutos sin semillas como los bananos, o los transformados artificialmente como la patilla, las manzanas, los melones, entre otros. Tetraploides (4n cromosomas): se forma cuando se unen dos gametos diploides de la misma especie, o también cuando se hacen cruces cruces artificiales entre dos especies distintas. distintas. La duplicación puede llevar a cabo con compuestos químicos como los alcaloides. Ejemplos: El trigo y la avena como la conocemos hoy día, el maíz, variedades de manzana, de cerezas, de peras, y zarzamoras . En el caso de manzanas, cerezas y peras, al aparecer como tetraploídes dan origen a frutos más grandes para su comercialización.

 

Consecuencias El juego o los juegos extras de cromosomas en la mayoría de los animales, en especial los mamíferos, tiene consecuencias mortales, ya que se producen células no viables y los organismos tienden a morir. Sin embargo, en plantas este fenómeno puede ser usado en beneficio de la misma planta, pues tiene consecuencias consecuenci as específicas además de la especiación, como lo son

   Aumenta el tamaño tamaño celular.

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Ciclo celular más lento, pues significa significa un reto atípico para la célula en división, división, lo que implica que los ciclos se hagan más largos. Nivel hormonal menor. Relaciones hídricas: Menor densidad de los estomas pero mayores células guarda y por menor transpiración. Por ello los poliploides aguantan mejor en ambientes más secos que el diploide.  Aumenta el metabolismo secundario, aparecen nuevas sustancias. Resistencia a plagas, herbivoría, enfermedades etc. La fotosíntesis disminuye un 10%. Desarrollo: Semillas más grandes, que germinan más despacio y con un índice de germinación menor. En general florecen más tarde pero se extiende el periodo.

 Además, como aspecto negativo, la fertilidad de un poliploide depende de la viabilidad de los gametos y de los cigotos que producen, siendo éstos a su vez dependientes de la constitución cromosómica, cromosómica, la cual resulta r esulta más equilibrada en los autotetraploides que en los autotriploides dado el comportamiento meiótico de los mismos. Los individuos triploides son prácticamente estériles, salvo excepciones como la espinaca. Sin embargo, los tetraploides suelen ser fértiles, aunque su fertilidad es menor que presentada por diploides. d iploides.

Consecuencias evolutivas La evolución y diversificación de más de 300.000 especies vivientes de plantas florales puede haber comenzado más temprano de lo que se calculó. Los investigadores sabían que en algún punto en la antigüedad, una o varias metamorfosis genéticas habían ocurrido en los ancestros de plantas florales y estos cambios podían explicar el éxito de una amplia gama de especies de plantas florales. Después de examinar los volúmenes de las pruebas moleculares, los investigadores descubrieron y calcularon las fechas en las cuales ocurrieron dos eventos de un tipo de mutación especial del ADN, llamado poliploidía, que revolucionó el linaje de las plantas florales. La mayoría de los genes duplicados generados durante el proceso de poliploidía simplemente se pierden. Sin embargo, otros genes adoptan nuevas funciones, permitiendo que el genoma en su conjunto cambie drásticamente con el tiempo. Este tipo de evento de poliploidía probablemente puso en marcha un tipo de renacimiento genético. Gracias a estos eventos, las plantas florales han sido capaces de desarrollar nuevas y mejores funciones así como producir una amplia gama diversa, exquisita, y prevalente. Sin estos genes producidos por los event eventos os de poliploidía, las plantas florales como las conocemos hoy en día no existirían. La distribución geográfica de las especies vegetales muestra un incremento de la proporción de especies poliploides a medida que aumenta la latitud, siendo la explicación más plausible la mayor adaptabilidad de los poliploides a condiciones climáticas como el  fotoperiodo,   fotoperiodo,  si bien existe cierta controversia en la correlación entre poliploidía y resistencia a condiciones adversas.

 

Especiación La poliploidía puede haber influenciado directamente el incremento en el número de especies de plantas y la complejidad de éstas a través de eventos de duplicación d uplicación ancestrales. La poliploidización está asociada con algunas de las transiciones evolutivas más importantes en la historia de las plantas terrestres, incluyendo la diversificación de las angiospermas. Se estima que aproximadamente el 35 % de las plantas v asculares son poliploides recientes. La poliploidía puede ser un mecanismo de especiación espe ciación “instantánea” ya que la diferencia en el número de cromosomas entre las especies parentales y el poliploide, resultan usualmente en aislamiento reproductivo. La poliploidía juega un papel importante en la especiación de plantas, y se estima que aproximadamente el 15 % de los eventos de especiación en angiospermas, y el 31 % en los helechos, son acompañados de la poliploidización. En términos generales, una planta poliploiode puede convertirse inmediatamente en una nueva especie si logra autofecundarse y producir hijos fértiles que forman una nueva población. Esto ha sucedido con las patillas. En esta especie la planta poliploide es cruzada con la original para producir los individuos tripliodes estériles que producen frutos sin semillas.

Uso en la industria Las características fenotípicas y las ventajas moleculares reflejadas en dicho fenotipo de las especies poliploides de plantas, se han utilizado en la agricultura, el comercio y otras industrias dado que favorecen la calidad y la cantidad de productos obtenidos en las cosechas. Es por ello que se han realizado muchos métodos artificiales artificiales para aprovecharse de las plantas plantas poliploides, dado que se producen ciertas ciertas ventajas como:  

 Aumento del rendimiento rendimiento

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 Aumento de la calidad nutritiva nutritiva

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 Aumento de tamaño de órganos

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Esterilidad: frutos sin semillas

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Nuevas variaciones frutales

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Nuevas variaciones florales

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Extensión del período de floración

Poliploidía Poliplo idía y reproducción asexual Se puede formular por lo l o menos tres hipótesis, no mutuamente exclusivas, para explicar ex plicar la correlación entre la poliploidía y la preproducción asexual. asexual . (1) La reproducción asexual y la poliploidía  poliploidía   están indirectamente correlacionadas debido a que ambas  ambas   evolucionan en respuesta a factores comunes o en ambientes  ambientes similares. En otras palabras, correlación no implica causalidad. Por ejemplo, las plantas en latitudes altas tienden a reproducirse asexualmente y a ser poliploides. La reproducción  vegetativa o por apomixia puede estar favorecida en altas latitudes por ejemplo debido a una mayor capacidad de colonización en ambientes marginales. De manera similar, la poliploidía podría ser favorecida en estos ambientes debido a una mayor resistencia a fluctuaciones climáticas asociadas con cambios

 

ambientales severos. Así mismo, se ha sugerido que tanto la poliploidía como la reproducción asexual podrían ser favorecidas en la colonización de nuevos ambientes, lo que podría ayudar ayud ar a explicar su aparente sobre-representación en especies invasoras. (2) La poliploidía favorece  favorece   la expresión de la reproducción asexual. Esta hipótesis supone que la evolución de la poliploidía favorece una mayor expresión de la reproducción asexual. El mecanismo que favorece una mayor inversión en reproducción asexual en poliploides puede ser simplemente que la poliploidía interfiere con la reproducción sexual y la reproducción asexual es la única estrategia de propagación disponible como parece ser el caso en plantas poliploides apomícticas. (3) La reproducción asexual facilita el establecimiento  establecimiento  de la poliploidía poliploidía.. La tercera hipótesis sugiere que la poliploidía evoluciona más comúnmente en especies diploides que son capaces de reproducirse asexualmente, y raramente en especies diploides sin reproducción asexual, porque la asexualidad permite la persistencia de genotipos poliploides aún en casos donde la reproducción sexual se encuentra comprometida (e.g. debido a la falta de parejas sexuales compatibles). Stebbins (1950)  (1950)   sugirió que, en general, la reproducción vegetativa o clonal es un pre-requisito para la evolución de la poliploidía, aunque existen numerosas excepciones de especies poliploides que no son capaces de reproducirse asexualmente.