poliploidi adalah jenis mutasi genetik adalah penambahan lengkap (set lengkap) dari kromosom ke inti sel, membentuk pasangan homolog. Jenis mutasi kromosom ini adalah yang paling umum dari euploidies dan dicirikan oleh fakta bahwa organisme membawa tiga atau lebih set kromosom lengkap.
Suatu organisme (biasanya diploid = 2n) dianggap poliploid ketika memperoleh satu atau lebih set kromosom yang lengkap. Tidak seperti mutasi titik, inversi dan duplikasi kromosom, proses ini berskala besar, yaitu terjadi pada set kromosom yang lengkap.
Sumber: Haploid_vs_diploid.svg: Karya turunan Ehamberg: Ehamberg [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Alih-alih menjadi haploid (n) atau diploid (2n), organisme poliploid dapat berupa tetraploid (4n), octoploid (8n), atau lebih besar. Proses mutasi ini cukup umum terjadi pada tumbuhan dan jarang terjadi pada hewan. Mekanisme ini dapat meningkatkan variabilitas genetik pada organisme sessile yang tidak mampu berpindah dari satu lingkungan ke lingkungan lain.
Poliploidi sangat penting dalam istilah evolusi dalam kelompok biologis tertentu, di mana ia merupakan mekanisme yang sering untuk generasi spesies baru karena beban kromosom adalah kondisi yang diwariskan.
Indeks artikel
Kapan poliploidi terjadi?
Gangguan jumlah kromosom dapat terjadi baik di alam maupun pada populasi yang dibuat di laboratorium. Mereka juga dapat diinduksi dengan agen mutagenik seperti colchicine. Terlepas dari ketepatan meiosis yang luar biasa, penyimpangan kromosom memang terjadi dan lebih umum daripada yang diperkirakan.
Poliploidi muncul sebagai akibat dari beberapa perubahan yang dapat terjadi selama meiosis baik pada pembelahan meiosis pertama atau selama profase, di mana kromosom homolog disusun berpasangan untuk membentuk tetrad dan nondisjungsi yang terakhir terjadi selama anafase I.
Munculnya spesies baru
Poliploidi penting karena merupakan titik awal untuk menghasilkan spesies baru. Fenomena ini merupakan sumber variasi genetik yang penting, karena memunculkan ratusan atau ribuan lokus duplikat yang dibiarkan bebas untuk mendapatkan fungsi baru.
Pada tanaman itu sangat penting dan cukup luas. Diperkirakan lebih dari 50% tanaman berbunga berasal dari poliploidi.
Dalam kebanyakan kasus, poliploid berbeda secara fisiologis dari spesies asli dan karena ini, mereka dapat menjajah lingkungan dengan karakteristik baru. Banyak spesies penting dalam pertanian (termasuk gandum), adalah poliploid yang berasal dari hibrida.
Jenis poliploidi
Poliploidi dapat diklasifikasikan menurut jumlah set kromosom lengkap yang ada dalam inti sel.
Dalam pengertian ini, organisme yang mengandung “tiga” set kromosom disebut “triploid”, “tetraploid” jika mengandung 4 set kromosom, pentaploid (5 set), hexaploidae (6 set), heptaploid (tujuh set), octoploid ( delapan game), nonaploidae (sembilan game), decaploid (10 game), dan seterusnya.
Di sisi lain, poliploidi juga dapat diklasifikasikan menurut asal bawaan kromosom. Dalam urutan ide ini, suatu organisme dapat menjadi: autopoliploid atau allopoliploid.
Autopoliploid mengandung beberapa set kromosom homolog yang berasal dari individu yang sama atau dari individu yang termasuk dalam spesies yang sama. Dalam hal ini, poliploid dibentuk oleh penyatuan gamet non-reduksi dari organisme yang kompatibel secara genetik yang dikatalogkan sebagai spesies yang sama.
Allopolyploid adalah organisme yang mengandung set kromosom non-homolog karena hibridisasi antara spesies yang berbeda. Dalam hal ini, poliploidi terjadi setelah hibridisasi antara dua spesies terkait.
Poliploidi pada hewan
Pada hewan, poliploidi jarang atau jarang terjadi. Hipotesis paling luas yang menjelaskan frekuensi rendah spesies poliploid pada hewan tingkat tinggi adalah bahwa mekanisme kompleks penentuan jenis kelamin mereka bergantung pada keseimbangan yang sangat halus dalam jumlah kromosom seks dan autosom.
Ide ini telah dipertahankan meskipun mengumpulkan bukti hewan yang ada sebagai poliploid. Hal ini umumnya diamati pada kelompok hewan yang lebih rendah seperti cacing dan berbagai macam cacing pipih, di mana individu biasanya memiliki gonad jantan dan betina, memfasilitasi pembuahan sendiri.
Spesies dengan kondisi terakhir disebut hermaprodit yang kompatibel sendiri. Di sisi lain, itu juga dapat terjadi pada kelompok lain yang betinanya dapat memberikan keturunan tanpa pembuahan, melalui proses yang disebut partenogenesis (yang tidak menyiratkan siklus seksual meiosis yang normal)
Selama partenogenesis, keturunan pada dasarnya diproduksi oleh pembelahan mitosis sel induk. Ini termasuk banyak spesies invertebrata seperti kumbang, isopoda, ngengat, udang, berbagai kelompok arakhnida, dan beberapa spesies ikan, amfibi, dan reptil.
Tidak seperti tumbuhan, spesiasi melalui poliploidi adalah peristiwa luar biasa pada hewan.
Contohnya pada hewan
Hewan pengerat Tympanoctomys barriere adalah spesies tetraploid yang memiliki 102 kromosom per sel somatik. Ini juga memiliki efek “raksasa” pada sperma Anda. Spesies allopolyploid ini kemungkinan berasal dari terjadinya beberapa peristiwa hibridisasi spesies hewan pengerat lainnya seperti Octomys mimax dan Pipanacoctomys aureus.
Poliploidi pada manusia
Poliploidi jarang terjadi pada vertebrata dan dianggap tidak relevan dalam diversifikasi kelompok seperti mamalia (berlawanan dengan tumbuhan) karena gangguan yang terjadi dalam sistem penentuan jenis kelamin dan dalam mekanisme kompensasi dosis.
Diperkirakan bahwa lima dari setiap 1000 manusia dilahirkan dengan cacat genetik serius yang disebabkan oleh kelainan kromosom. Bahkan lebih banyak lagi embrio dengan cacat kromosom yang keguguran, dan lebih banyak lagi yang tidak pernah berhasil lahir.
Poliploidi kromosom dianggap mematikan pada manusia. Namun, dalam sel somatik seperti hepatosit, sekitar 50% di antaranya biasanya poliploid (tetraploid atau oktaploid).
Poliploidi yang paling sering terdeteksi pada spesies kita adalah triploidi lengkap dan tetraploidi, serta mixoploid diploid / triploid (2n / 3n) dan diploid / tetraploid (2n / 4n).
Dalam yang terakhir, populasi sel diploid normal (2n) hidup berdampingan dengan yang lain yang memiliki 3 atau lebih kelipatan kromosom haploid, misalnya: triploid (3n) atau tetraploid (4n).
Triploid dan tetraplodia pada manusia tidak dapat bertahan dalam jangka panjang. Kematian saat lahir atau bahkan dalam beberapa hari setelah kelahiran telah dilaporkan dalam banyak kasus, bervariasi dari kurang dari satu bulan hingga maksimum 26 bulan.
Poliploidi pada tumbuhan
Keberadaan lebih dari satu genom dalam nukleus yang sama telah memainkan peran penting dalam asal usul dan evolusi tanaman, mungkin merupakan perubahan sitogenetik terpenting dalam spesiasi dan evolusi tanaman. Tumbuhan adalah pintu gerbang menuju pengetahuan sel dengan lebih dari dua set kromosom per sel.
Sejak awal penghitungan kromosom, telah diamati bahwa berbagai macam tanaman liar dan tanaman budidaya (termasuk beberapa yang paling penting) adalah poliploid. Hampir setengah dari spesies angiospermae (tanaman berbunga) yang diketahui adalah poliploid, seperti kebanyakan pakis (95%) dan berbagai jenis lumut.
Kehadiran poliploidi pada tanaman gymnosperma jarang terjadi dan sangat bervariasi dalam kelompok angiospermae. Secara umum, telah ditunjukkan bahwa tanaman poliploid sangat mudah beradaptasi, mampu menempati habitat yang tidak dapat dilakukan oleh nenek moyang diploidnya. Lebih jauh lagi, tanaman poliploid dengan salinan genom yang lebih banyak mengakumulasikan “variabilitas” yang lebih besar.
Dalam tumbuhan, mungkin allopolyploid (lebih umum di alam) memiliki peran mendasar dalam spesiasi dan radiasi adaptif banyak kelompok.
Peningkatan hortikultura
Pada tumbuhan, poliploidi dapat berasal dari beberapa fenomena yang berbeda, mungkin yang paling sering adalah kesalahan selama proses meiosis yang menghasilkan gamet diploid.
Lebih dari 40% tanaman budidaya adalah poliploid, termasuk alfalfa, kapas, kentang, kopi, stroberi, gandum, antara lain, tanpa hubungan antara domestikasi dan poliploidi tanaman.
Sejak colchicine diimplementasikan sebagai agen untuk menginduksi poliploidi, telah digunakan pada tanaman pada dasarnya untuk tiga alasan:
-Untuk menghasilkan poliploidi pada spesies penting tertentu, sebagai upaya untuk mendapatkan tanaman yang lebih baik, karena dalam poliploid biasanya ada fenotipe di mana ada pertumbuhan “gigabytes” yang mencolok karena fakta bahwa ada lebih banyak sel. Hal ini memungkinkan kemajuan penting dalam hortikultura dan di bidang perbaikan genetik tanaman.
-Untuk poliploidisasi hibrida dan agar mereka mendapatkan kembali kesuburan sedemikian rupa sehingga beberapa spesies dirancang ulang atau disintesis.
-Dan akhirnya sebagai cara mentransfer gen antara spesies dengan tingkat ploidi yang berbeda atau dalam spesies yang sama.
Contohnya pada tumbuhan
Di dalam tumbuhan, poliploid alami yang sangat penting dan sangat menarik adalah gandum roti, Triticum aestibum (heksaploid). Bersamaan dengan gandum hitam, sebuah poliploid yang disebut “Triticale” sengaja dibangun, sebuah allopolyploid dengan produktivitas gandum yang tinggi dan kekokohan gandum, yang memiliki potensi besar.
Gandum dalam tanaman budidaya telah sangat penting. Ada 14 spesies gandum yang telah berevolusi dengan alopoliploidi, dan mereka membentuk tiga kelompok, satu dari 14, yang lain dari 28 dan yang terakhir dari 42 kromosom. Kelompok pertama termasuk spesies tertua dari genus T. monococcum dan T. boeoticum.
Kelompok kedua terdiri dari 7 spesies dan tampaknya berasal dari hibridisasi T. boeoticum dengan spesies rumput liar dari genus lain yang disebut Aegilops. Persilangan menghasilkan hibrida steril yang kuat yang melalui duplikasi kromosom dapat menghasilkan allotetraploid yang subur.
Kelompok ketiga dari 42 kromosom adalah tempat gandum roti berada, yang mungkin berasal dari hibridisasi spesies tertraploid dengan spesies Aegilops lain diikuti dengan duplikasi komplemen kromosom.
Referensi
- Alcántar, JP (2014). Poliploidi dan kepentingan evolusionernya. Kekurangan Tema dan Teknologi, 18 : 17-29.
- Panah, FJ (2017). Beberapa pertimbangan bioetika sehubungan dengan adanya kasus manusia dengan tetraploidi lengkap atau triploidi, lahir hidup . Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
- Castro, S., & Loureiro, J. (2014). Peran reproduksi dalam asal dan evolusi tanaman poliploid . Majalah Ecosistemas, 23 (3), 67-77.
- Freeman, S dan Herron, JC (2002). Analisis Evolusi . Pendidikan Pearson.
- Hichins, CFI (2010). Asal genetik dan geografis dari hewan pengerat tetraploid Tympanoctomys barriere (Octodontidae), berdasarkan analisis urutan sitokrom b mitokondria (Disertasi doktoral, Institut Ekologi).
- Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Prinsip Terintegrasi Zoologi . New York: McGraw-Hill. Edisi ke- 14 .
- Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., & Quiñones Maza, O. (1999). Myxoploidy diploid-tetraploid: laporan pertama dalam pengaturan kita . Jurnal Pediatri Kuba, 71 (3), 168-173.
- Schifino-Wittmann, MT (2004). Poliploidi dan dampaknya terhadap asal usul dan evolusi tanaman liar dan budidaya . Jurnal Agrociencia Brasil, 10 (2): 151-157.
- Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J.H & Lewontin, RC (1992). Pengantar Analisis Genetika . McGraw-Hill Interamericana. Edisi ke- 4 .
