POLIPLOIDI: JENIS, PADA HEWAN, PADA MANUSIA, PADA TUMBUHAN - BIOLOGI - 2025

The 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 euploidias dan dicirikan oleh fakta bahwa tubuh membawa tiga atau lebih set kromosom lengkap.

Suatu organisme (biasanya diploid = 2n) dianggap poliploid jika memperoleh satu atau lebih set kromosom lengkap. Tidak seperti mutasi titik, inversi kromosom, dan duplikasi, proses ini berskala besar, yaitu terjadi pada set lengkap kromosom.

Sumber: Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivatif karya: Ehamberg

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 sesil yang tidak dapat bergerak.

Poliploidi sangat penting dalam istilah evolusioner dalam kelompok biologis tertentu, di mana poliploidi merupakan mekanisme yang sering untuk generasi spesies baru karena beban kromosom adalah kondisi yang dapat diwariskan.

Kapan poliploidi terjadi?

Gangguan nomor kromosom dapat terjadi baik di alam maupun pada populasi yang didirikan di laboratorium. Mereka juga dapat diinduksi dengan agen mutagenik seperti colchicine. Terlepas dari presisi yang luar biasa dari meiosis, 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.

Penampilan spesies baru

Poliploidi penting karena merupakan titik awal untuk menghasilkan spesies baru. Fenomena ini merupakan sumber variasi genetik yang penting, karena menimbulkan ratusan atau ribuan lokus duplikat yang dibiarkan bebas untuk memperoleh fungsi baru.

Pada tumbuhan itu sangat penting dan cukup luas. Diperkirakan lebih dari 50% tumbuhan berbunga berasal dari poliploidi.

Dalam kebanyakan kasus, poliploid berbeda secara fisiologis dari spesies aslinya dan oleh karena itu, mereka dapat menjajah lingkungan dengan karakteristik baru. Banyak spesies penting dalam pertanian (termasuk gandum), adalah poliploid asal hibrida.

Jenis poliploidi

Poliploidi dapat diklasifikasikan menurut jumlah set kromosom lengkap yang ada di 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 set) games), nonaploidae (sembilan games), decaploid (10 games), dan sebagainya.

Di sisi lain, poliploidi juga dapat diklasifikasikan menurut asal-usul anugerah kromosom. Dalam urutan ide ini, organisme dapat berupa: autopolyploid atau allopolyploid.

Autopolyploid berisi beberapa set kromosom homolog yang diturunkan dari individu yang sama atau dari individu yang termasuk dalam spesies yang sama. Dalam hal ini, poliploid dibentuk oleh penyatuan gamet yang tidak tereduksi 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

Poliploidi jarang atau jarang terjadi pada hewan. Hipotesis paling luas yang menjelaskan frekuensi rendah spesies poliploid pada hewan tingkat tinggi adalah bahwa mekanisme kompleks penentuan jenis kelamin bergantung pada keseimbangan yang sangat halus dalam jumlah kromosom seks dan autosom.

Ide ini telah dikuatkan meskipun terdapat bukti dari hewan yang ada sebagai poliploid. Hal ini umumnya diamati pada kelompok hewan yang lebih rendah seperti cacing dan berbagai cacing pipih, di mana individu biasanya memiliki gonad jantan dan betina, memfasilitasi pembuahan sendiri.

Spesies dengan kondisi terakhir disebut hermafrodit mandiri. Di sisi lain, bisa juga terjadi pada kelompok lain yang betinanya dapat melahirkan keturunan tanpa pembuahan, melalui proses yang disebut partenogenesis (yang tidak menyiratkan siklus seksual meiosis 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.

Contoh 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 besar berasal dari terjadinya beberapa peristiwa hibridisasi spesies hewan pengerat lain seperti Octomys mimax dan Pipanacoctomys aureus.

Poliploidi pada manusia

Poliploidi jarang terjadi pada vertebrata dan dianggap tidak relevan dalam diversifikasi kelompok seperti mamalia (kebalikan dari tumbuhan) karena gangguan yang terjadi pada sistem penentuan jenis kelamin dan mekanisme kompensasi dosis.

Diperkirakan lima dari setiap 1000 manusia dilahirkan dengan cacat genetik serius yang disebabkan oleh kelainan kromosom. Bahkan lebih banyak embrio dengan cacat kromosom yang mengalami 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).

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).

Triploidi dan tetraplodia pada manusia tidak dapat bertahan dalam jangka panjang. Kematian saat lahir atau bahkan beberapa hari setelah lahir telah dilaporkan dalam banyak kasus, bervariasi dari kurang dari satu bulan hingga maksimal 26 bulan.

Poliploidi pada tumbuhan

Keberadaan lebih dari satu genom dalam inti yang sama telah memainkan peran penting dalam asal usul dan evolusi tumbuhan, mungkin merupakan perubahan sitogenetik terpenting dalam spesiasi dan evolusi tumbuhan. Tumbuhan adalah pintu gerbang menuju pengetahuan tentang sel dengan lebih dari dua set kromosom per sel.

Dari awal penghitungan kromosom, diamati bahwa berbagai macam tanaman liar dan budidaya (termasuk beberapa yang paling penting) adalah poliploid. Hampir setengah dari spesies angiospermae (tumbuhan berbunga) adalah poliploid, begitu pula sebagian besar pakis (95%) dan berbagai jenis lumut.

Kehadiran poliploidi pada tanaman gymnospermae jarang terjadi dan sangat bervariasi dalam kelompok angiospermae. Secara umum, telah ditunjukkan bahwa tanaman poliploid sangat mudah beradaptasi, mampu menempati habitat yang tidak dapat dihuni oleh nenek moyang diploidnya. Selanjutnya, tanaman poliploid dengan salinan genom lebih banyak mengakumulasi “variabilitas” yang lebih besar.

Di dalam tumbuhan, mungkin allopolyploids (paling umum di alam) memainkan peran mendasar dalam spesiasi dan radiasi adaptif banyak kelompok.

Perbaikan hortikultura

Pada tumbuhan, poliploidi dapat berasal dari beberapa fenomena berbeda, mungkin yang paling sering adalah kesalahan selama proses meiosis yang menimbulkan gamet diploid.

Lebih dari 40% tanaman yang dibudidayakan bersifat poliploid, di antaranya alfalfa, kapas, kentang, kopi, stroberi, gandum, antara lain, tanpa hubungan antara domestikasi dan poliploidi tanaman.

Sejak colchicine diimplementasikan sebagai agen untuk menginduksi poliploidi, itu telah digunakan pada tanaman tanaman pada dasarnya karena tiga alasan:

-Untuk menghasilkan poliploidi pada spesies penting tertentu, sebagai upaya untuk mendapatkan tanaman yang lebih baik, karena dalam poliploid biasanya terdapat fenotipe di mana terdapat pertumbuhan “gigabyte” yang menonjol karena jumlah sel yang lebih banyak. Hal ini memungkinkan kemajuan penting dalam hortikultura dan di bidang perbaikan genetik tanaman.

-Untuk poliploidisasi hibrida dan agar mereka memperoleh kembali kesuburan sedemikian rupa sehingga beberapa spesies didesain ulang atau disintesis.

-Dan akhirnya, sebagai cara untuk mentransfer gen antar spesies dengan derajat 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 (hexaploid). Bersamaan dengan gandum hitam, sebuah poliploid bernama “Triticale” sengaja dibuat, sebuah allopolyploid dengan produktivitas gandum yang tinggi dan ketahanan gandum yang memiliki potensi besar.

Gandum dalam tanaman budidaya sangat penting. Ada 14 spesies gandum yang telah berevolusi dengan allopolyploidy, dan mereka membentuk tiga kelompok, satu dari 14, yang lain dari 28 dan yang terakhir dari 42 kromosom. Kelompok pertama meliputi spesies tertua dari genus T. monococcum dan T. boeoticum.

Kelompok kedua terdiri dari 7 spesies dan tampaknya berasal dari hibridisasi T. boeoticum dengan spesies tumbuhan liar dari genus lain yang disebut Aegilops. Persilangan menghasilkan hibrida steril yang kuat yang melalui duplikasi kromosom dapat menghasilkan alotetraploid yang subur.

Kelompok ketiga dari 42 kromosom adalah tempat gandum roti berada, yang kemungkinan berasal dari hibridisasi spesies tertraploid dengan spesies Aegilops lain diikuti oleh duplikasi komplemen kromosom.

Referensi

1. Alcántar, JP (2014). Poliploidi dan kepentingan evolusionernya. Masalah kekurangan dan Teknologi, 18: 17-29.
2. Ballesta, FJ (2017). Beberapa pertimbangan bioetika berkaitan dengan adanya kasus manusia dengan tetraploidi lengkap atau triploidi, lahir hidup. Studia Bioethica, 10 (10): 67-75.
3. Castro, S., & Loureiro, J. (2014). Peran reproduksi dalam asal muasal dan evolusi tanaman poliploid. Majalah Ecosistemas, 23 (3), 67-77.
4. Freeman, S dan Herron, JC (2002). Analisis Evolusioner. Pendidikan Pearson.
5. Hichins, CFI (2010). Asal usul genetik dan geografis hewan pengerat tetraploid Tympanoctomys barriere (Octodontidae), berdasarkan analisis sekuens sitokrom b mitokondria (Disertasi doktor, Institute of Ecology).
6. Hickman, C.P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Prinsip Terpadu Zoologi. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
7. Pimentel Benítez, H., Lantigua Curz, A., & Quiñones Maza, O. (1999). Myxoloidy diploid-tetraploid: laporan pertama dalam pengaturan kami. Cuban Journal of Pediatrics, 71 (3), 168-173.
8. Schifino-Wittmann, MT (2004). Poliploidi dan pengaruhnya terhadap asal usul dan evolusi tumbuhan liar dan budidaya. Majalah agrociencia Brasil, 10 (2): 151-157.
9. Suzuki, DT; Griffiths, AJF; Miller, J. H & Lewontin, RC (1992). Pengantar Analisis Genetik. McGraw-Hill Interamericana. Edisi ^ke- 4 .