Poliploidía

Definición de poliploidía

La definición de poliploidía es:

Por ejemplo, si un organismo pasa de ser diploide (2n) a ser tetraploide (4n), entonces ha sufrido poliploidía.

Para comprender mejor lo que significa la poliploidía, revisemos el concepto de "genes". Los genes son el proyecto de nuestra biología.

Los genes se encuentran en una posición fija (locus) en un cromosoma. Cada cromosoma contiene una molécula lineal de ADN plegada varias veces sobre sí misma, así como ácido ribonucleico (ARN) y proteínas.

Ahora bien, los organismos pueden tener diferentes formas de un mismo gen, denominadas alelos. Por ejemplo, G y g son alelos diferentes del gen G.

• Un organismo se considera homocigótico si tiene dos alelos idénticos para un gen o rasgo determinado.

• Un organismo se considera heterocigótico si tiene dos alelos diferentes para un gen o rasgo determinado.

Losorganismos diploides contienen un par de cromosomas, uno de los cuales se heredó de la madre y el otro del padre. Como estos cromosomas tienen el mismo tamaño, estructura y contienen los mismos genes, se conocen como cromosomas homólogos.

• Cuando un cromosoma homólogo se somete a la replicación del ADN en la fase S del ciclo celular, se produce la formación de cromátidas hermanas.

Cariotipo

La representación convencional de la constitución de homólogos dentro del núcleo se define comocariotipo celular .

Excepto los óvulos y los espermatozoides, que sólo tienen 23 cromosomas, todas las células humanas normales contienen 23 pares de cromosomas, es decir, 46 cromosomas en total.

De los 23 pares de cromosomas humanos, 22 se denominan autosomas, que tienen el mismo aspecto en hombres y mujeres. El 23º par, llamado cromosomas sexuales, difiere entre machos y hembras.

Hay dos cromosomas sexuales en los seres humanos: X e Y.

• Las mujeres tienen dos cromosomas X.

• Losvarones tienen un cromosoma X y un cromosoma Y.

El cariotipo debajo de los cromosomas humanos alineados por pares.

Durante la mayor parte del ciclo celular, los cromosomas están dispersos en el núcleo y no pueden identificarse morfológicamente. Sólo cuando la célula se divide, los cromosomas se hacen morfológicamente evidentes.

Ahora que ya nos hemos quitado de encima este desglose, volvamos a la pista original en la que estábamos. Entonces, ¿qué ocurre si de algún modo se produce un error que modifica el número de cromosomas o el proceso general? ¡Tenemos lo que se llama poliploidía!

Tipos de poliploidía

Hay dos tipos básicos de poliploidía (que se dan en las plantas):

• Alopoliploidía
• Autopoliploidía

Pero antes de abordar la poliploidía, tienes que entender un poco cómo los cuerpos fabrican células nuevas. Las plantas son otra cosa, perotodas las células humanas son diploides, por lo que cuando se crean gametos, éstos deben ser haploides o tener un solo juego de cromosomas, para que el nuevo organismo pueda volver a ser diploide.

Sin embargo, durante este proceso, a veces algo va mal. Lo más frecuente es que un nuevo gameto obtenga dos copias de los cromosomas, lo que puede ocurrir cuando las hembras producen óvulos. Cuando un óvulo con dos juegos de cromosomas se fusiona con un espermatozoide haploide normal, la célula resultante tiene tres juegos de cromosomas, es decir, es triploide (3n).

Los individuos con un conjunto cromosómico supernumerario completo pueden producirse por acoplamientos artificiales o como resultado de sucesos accidentales. En determinadas circunstancias pueden formarse núcleos triploides (3n), tetraploides (4n) o de grado superior. Cada uno de estos niveles de poliploidía representa un aumento del número de conjuntos haploides presentes.

Alopoliploidía

En primer lugar está la alopoliploidía.

En la alopoliploidía, los distintos activos cromosómicos se definen como homeólogos, lo que significa que sólo son parcialmente homólogos. Los problemas surgen cuando un individuo con una mutación cromosómica se aparea con otro que no tiene mutaciones cromosómicas, lo que provoca esterilidad.

• Como los conjuntos cromosómicos no son homólogos, el híbrido es estéril: el apareamiento no es posible y los gametos no son viables.

Puede ocurrir, aunque raramente, que en algunas plantas híbridas_F1, debido a la ausencia de telofase, se produzca la duplicación de cromosomas; de ello se deduce que las células de algunos tejidos contienen un conjunto cromosómico que es la suma de los dos conjuntos parentales.

Sin embargo, la disposición diploide garantiza el funcionamiento regular de la meiosis. La autofecundación de estos gametos da lugar a plantas fértiles, ya que se producen por meiosis regular, las llamadas plantas alotetraploides, con dos conjuntos diploides.

En consecuencia, la planta alotetraploide se comporta como una planta diploide normal. La duplicación de los genomas en tales cruces conduce a la pérdida de la esterilidad, frecuente en los híbridos, y a la adquisición de la fertilidad.

Autopoliploidía

Veamos ahora la autopoliploidía.

Por ejemplo, supongamos que tienes dos plantas diploides (2n) de la misma especie que producen gametos haploides (n); sin embargo, debido a la falta de meiosis en una de las dos plantas progenitoras, se pueden generar gametos diploides (2n).

El cruce entre gametos diploides (2n) y haploides (1n) produce un cigoto triploide (3n), ¡del que, a su vez, derivarán gametos haploides y diploides!

Tras la autofecundación (2n × 2n), se obtiene el cigoto autotetraploide (4n ); este último, al igual que los demás autopoliploides de número par, ¡tienen más probabilidades de ser fértiles porque pueden tener una meiosis regular!

Aneuploidía vs. Poliploidía

Como hemos aprendido antes, los organismos con disposiciones completas o normales de cromosomas se llaman euploides (derivado de las palabras griegas que significan "bien" y "una vez").

Los organismos que llevan juegos adicionales de cromosomas se denominan poliploides (de las palabras griegas que significan "muchos" y "tiempo") y el nivel de poliploidía se describe con referencia a un número base de cromosomas, normalmente indicado por "n" se define como el número de cromosomas de una disposición. Así, los diploides con dos juegos de cromosomas tienen 2n cromosomas, los triploides con tres tienen 3n disposiciones, los tetraploides con 4 tienen 4n, y así sucesivamente.

Por otro lado, los organismos con cromosomas, o segmentos de cromosomas, que están infrarrepresentados o sobrerrepresentados se denominan aneuploides.

La Trisomía y la Monosomía son ejemplos de aneuploidía. Trisomía significa tener 2n+1 cromosomas, mientras que monosomía significa tener 2n-1 cromosomas.

Por tanto, la principal distinción entre aneuploidía y poliploidía es que la aneuploidía se refiere al cambio numérico parcial del genoma, normalmente un solo cromosoma, mientras que la poliploidía se refiere al cambio de todo un conjunto de cromosomas. La aneuploidía implica un desequilibrio genético, mientras que la poliploidía no.

La cit ogenética también ha catalogado diversos tipos de cambios estructurales en los cromosomas.

Por ejemplo, un trozo de un cromosoma puede unirse a otro cromosoma o un segmento dentro de un cromosoma puede invertirse. Estos cambios estructurales se denominan reordenamientos.

Como estos reordenamientos se segregan de forma irregular durante la meiosis, suelen asociarse a la aneuploidía.

• Lascélulas somáticas tienen pares de cromosomas homólogos diploides (2n).

• Las células germinales que son los ovocitos y los espermatozoides (gametos) se denominan haploides ( n).

La poliploidía en las plantas

¿Qué organismos tienen poliploidía? La mayoría de las veces se observa en el reino vegetal . Miles de años de cultivo selectivo y mejora vegetal han dado lugar a la creación de plantas alimenticias fértiles, que suelen ser tetraploides y hexaploides.

Los científicos han sugerido que dos tercios de las plantas con flores son poliploides. La mayoría de los helechos y las hierbas son poliploides, al igual que las patatas, las manzanas y las fresas.

Muchas suculentas, así como las ornamentales, las procedentes de semillas y muchos árboles frutales, son poliploides. La poliploidía se asocia, normalmente, a la infertilidad debido a la dificultad de emparejamiento de los cromosomas durante la meiosis.

El efecto más visible de esta condición es la falta de semillas en los frutos comestibles, como los plátanos (3n). El éxito evolutivo de las especies vegetales poliploides puede deberse al hecho de que la poliploidía, al igual que la duplicación de genes, proporciona copias adicionales de genes; mientras una copia sigue realizando su función original, ¡las otras pueden evolucionar desarrollando nuevas funciones!

Los organismos poliploides pueden aparecer espontáneamente o generarse alterando experimentalmente el aparato fusiforme durante la división celular. Este resultado se consigue con el uso de la colchicina, un alcaloide aislado de las semillas del Colchicum otoñal, que, añadido durante el cultivo de células vegetales, inhibe la formación del huso con el consiguiente bloqueo de la mitosis.

De este modo, la ausencia de migración de los cromosomas hacia los polos determina la formación de un núcleo tetraploide (4n). Repitiendo la misma operación varias veces, se generan núcleos poliploides.

Entre las plantas poliploides más conocidas están algunas variedades de plantas ornamentales con flores grandes, como los jacintos, los tulipanes y los narcisos. En particular, los triploides y tetraploides tienen características de mayor valor que las plantas haploides o diploides, relacionadas sobre todo con el aumento del volumen celular, los frutos y los estambres.

Ejemplos de poliploidía

Hay muchos menos tipos de animales poliploides que de plantas. La razón exacta de ello no se conoce del todo. Algunos científicos creen que puede deberse a un aumento de la complejidad de la estructura de los organismos animales en comparación con las plantas.

Otros sugieren que la poliploidía puede interferir en la formación de gametos, la división celular o la regulación del genoma. Sin embargo, existen algunas excepciones. Ejemplos de poliploidía en el reino animal son los peces, los reptiles y los insectos.

Los plátanos también son un ejemplo interesante de poliploidía. Los plátanos son triploides y normalmente los organismos triploides no pueden reproducirse, ya que son estériles. Esto significa que no es posible obtener semillas de plátano para sembrar más plátanos. Por ello, los agricultores cortan los brotes de la planta, antes de que produzcan frutos y terminen su ciclo, y siembran una nueva generación.