Il autopoliploidia è un tipo di poliploidia (cellule che hanno più di due serie di cromosomi nel loro nucleo), in cui un organismo o una specie ha due o più serie di cromosomi identici. Pertanto, è il risultato della duplicazione di un gruppo di cromosomi della stessa specie.
Sulla base degli studi effettuati con le piante, è stato deciso che i criteri da utilizzare per classificare i poliploidi dovrebbero partire dalla loro modalità di origine. La varietà di meccanismi che si verificano sia nelle piante che negli animali ci consente di strutturare due classi principali di poliploidia: autopoliploidia e allopoliploidia..
Nel caso dell'autopoliploidia, vengono combinati più di due gruppi di cromosomi identici, quindi la cellula ha più di due gruppi di cromosomi aploidi ereditati dai genitori. Questi due set di cromosomi parentali sono duplicati nei bambini, essendo in grado di originare una nuova specie.
Esistono diversi tipi di cromosomi: aploide (singolo), diploide (doppio), triploide (triplo) e tetraploide (quadruplo). Le triple e le quadruple sono, quindi, esempi di poliploidia.
Gli esseri viventi che hanno cellule con nuclei (eucarioti) sono diploidi, il che significa che hanno due gruppi di cromosomi, ogni gruppo proveniente da un genitore. Tuttavia, in alcuni esseri viventi (principalmente piante) è comune trovare la poliploidia.
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La poliploidia è la condizione delle cellule che hanno più di due gruppi di cromosomi nel loro nucleo, che formano coppie chiamate omologhe..
La poliploidia può comparire a causa di un'anomalia nella divisione cellulare. Ciò può accadere durante la mitosi (divisione cellulare delle cellule somatiche) o durante la metafase I della meiosi (divisione cellulare delle cellule sessuali)..
Questa condizione può essere stimolata anche in colture cellulari e piante, utilizzando induttori chimici. I più noti sono i colchicina, che potrebbe produrre una duplicazione cromosomica, come il orizalin.
Inoltre, la poliploidia è un meccanismo di speciazione simpatrica, cioè la formazione di una specie senza che sia stata preventivamente stabilita una barriera geografica tra due popolazioni. Ciò si verifica perché gli organismi poliploidi non possono incrociarsi con altri membri della loro specie che sono diploidi, il più delle volte..
Un esempio di poliploidia è la pianta Erythranthe peregrina: la sequenza cromosomica di questa pianta ha confermato che la specie ha avuto origine da Erythranthe robertsii, un ibrido triploide sterile dall'incrocio tra Erythranthe guttata ed E. Erythranthe lutea. Queste specie sono state portate nel Regno Unito da un altro habitat.
Dopo la naturalizzazione nel nuovo ecosistema, nuove popolazioni di Erythranthe peregrina sono apparse in Scozia e nelle Isole Orcadi mediante la duplicazione del genoma delle popolazioni locali di Erythranthe robertsii..
L'autopoliploidia può verificarsi a seguito di diversi processi sperimentati da una specie:
Inoltre, ci sono fattori esterni come il modo di riproduzione e la temperatura ambientale, che possono aumentare la frequenza e la quantità di produzione di autopoliploidi..
A volte gli autopoliploidi compaiono per duplicazione spontanea del genoma somatico, come nel caso dei germogli di mela (Malus domesticus).
Questa è la forma più comune di poliploidia indotta artificialmente, in cui vengono applicati metodi come la fusione di protoplasti o il trattamento con colchicina, orizalina o inibitori mitotici per interrompere la normale divisione mitotica..
Questo processo attiva la produzione di cellule poliploidi e può essere molto utile nel miglioramento delle piante, soprattutto quando si vuole applicare l'introgressione (spostamento dei geni da una specie all'altra mediante ibridazione seguita da backcrossing) nel caso di quercia e betulla nelle piante e, caso di lupi e coyote negli animali.
L'autotriploidia è una condizione in cui le cellule contengono il triplo numero di cromosomi, della stessa specie, che presentano tre genomi identici. Nelle piante, l'autotriploidia è correlata a forme di accoppiamento apomittico (riproduzione per mezzo di semi).
In agricoltura, l'autotriploidia può portare alla mancanza di semi, come nel caso di banane e angurie. Il triploidia viene applicato anche nell'allevamento di salmoni e trote per indurre la sterilità.
I piccoli triploidi sono sterili (fenomeno del "blocco triploide"), ma a volte possono contribuire alla formazione di tetraploidi. Questo percorso verso la tetraploidia è noto come: "ponte triploide".
Gli allopoliploidi sono specie che hanno più di tre serie di cromosomi nelle loro cellule e sono più comuni degli autopoliploidi, ma gli autopoliploidi hanno più rilevanza
Gli autopoliploidi sono poliploidi con diversi gruppi di cromosomi derivati dallo stesso taxon (gruppo di classificazione scientifica). Esempi di autopoliploidi naturali sono la pianta piggyback (Tolmiea menzisii) e lo storione bianco (Acipenser transmontanum).
Gli autopoliploidi hanno almeno tre gruppi di cromosomi omologhi, questo causa alte percentuali di accoppiamento durante la meiosi e diminuzione della fertilità per associazione.
Negli autopoliploidi naturali, l'associazione di cromosomi irregolari durante la meiosi causa sterilità perché ha luogo la formazione multivalente..
Una specie ha origine dall'autopoliploidia se le uova e lo sperma degli organismi nella popolazione hanno un numero accidentalmente raddoppiato di cromosomi e quando si riproducono tra loro generano prole tetraploide..
Se questi figli si accoppiano tra loro, viene generata una progenie tetraploide fertile geneticamente isolata dal resto della popolazione. Pertanto, l'autopoliploidia di una sola generazione crea una barriera al flusso genico tra le specie in fase di maturazione e le loro specie madri..
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