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¿Cómo evoluciona el número de cromosomas a lo largo de generaciones?

¿Cómo evoluciona el número de cromosomas a lo largo de generaciones?


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La mitosis es un mecanismo complejo que, a través de mutaciones y cruces, determina cómo se compone un cromosoma. Pero en ese punto, el número de cromosomas ya está determinado: ¿cómo puede evolucionar este número a lo largo de generaciones? ¿Qué mecanismo está involucrado?


Una mutación es un término general que se refiere a cualquier alteración de una secuencia nucleotídica. Incluye pequeñas mutaciones como indeles (inserción o deleción de un solo nucleótido) y sustituciones, o mutaciones más grandes como p. Ej. fusiones de cromosomas, duplicaciones de cromosomas completos, translocación robertsoniana, duplicaciones de genomas completos y deleciones de genes. Algunas de estas mutaciones más grandes pueden afectar la cantidad de cromosomas (y la cantidad de ploidía).

Tales de estas mutaciones típicamente pueden ser causadas por la no disyunción de cromosomas homólogos durante la meiosis.

La mayoría de estas mutaciones son perjudiciales, pero algunas no lo son y podrían eventualmente fijarse (fijación = alcanzar una frecuencia de 1.0) en la población.

Un ejemplo muy común de tales mutaciones en humanos es la mutación que causa el síndrome de Down.


¿Cómo cambia el número de cromosomas a través del proceso de evolución?

Nota: No estoy cuestionando la evolución, solo estoy preguntando sobre algo que no entiendo en ella porque no soy un biólogo, sino un hombre común.

Hola, me he estado preguntando cómo cambia el número de cromosomas de una generación a otra. Suponiendo que hay un animal con 100 cromosomas y, finalmente, un individuo nació con 102 (ni siquiera sé si eso es lo que sucede y si se supone que el animal saldrá discapacitado, etc.), ¿cómo lo hará este individuo? reproducirse a menos que otro individuo haya nacido con 102, entonces ambos deberían encontrarse o de lo contrario se considerarán infértiles ya que no pueden reproducirse con los individuos que tienen los 100 cromosomas & quot; normales & quot. Y no estoy seguro de cómo cambian los números de cromosomas a través de la evolución, como dije entre paréntesis arriba. ¡Gracias!

Publiqué esto aquí y no en / askcience porque se eliminó dos veces allí por alguna razón.

Voy a intentarlo, aunque no soy demasiado bueno para explicar las cosas.

La forma en que plantea su pregunta implica que ya conoce los conceptos básicos, pero los revisaré.

Las células se dividen por mitosis o meiosis. La mitosis es una división celular regular: una célula que se divide por mitosis alinea todos sus cromosomas en el centro y luego los separa con "fibras" adheridas al centro de cada uno. Entonces, primero se ven como una línea de x & # x27, luego se dividen en & gt y & lt. La meiosis ocurre cuando sucede lo mismo, pero los cromosomas no se duplican primero. La mayoría de las células tienen dos copias de un cromosoma. Estas células tienen una y se denominan células sexuales.

Ahora que eso & # x27 está fuera del camino, hay una forma principal en la que este proceso puede funcionar mal. No disyunción, es decir, las x & # x27 permanecen como una x en un lado (en una celda hija) y no existen en el otro. Esto puede suceder tanto en la mitosis como en la miosis, y le puede suceder a cualquier cromosoma, aunque es más probable que algunos cromosomas lo hagan. Para darle un ejemplo, la no disyunción de uno de los cromosomas da como resultado el síndrome de Down & # x27s, ya que el niño tiene tres copias de ese cromosoma en cada célula en lugar de dos. Por tanto, el resultado no siempre es mortal.

Ahora dejemos que & # x27s entre en el meollo de la cuestión. Algunas especies son más propensas a la no disyunción que otras. ¿Por qué? Debido a que es una mutación, no se extrajo de ellos. ¿Por qué? Porque estas especies son comúnmente plantas y pueden autopolinizarse o reproducirse asexualmente. Es muy común encontrar una familia de plantas que tenga una cantidad diferente de cromosomas del resto de ellas, incluso hasta el doble de copias de cada cromosoma, simplemente porque surgieron de un mutante que sobrevivió lo suficiente para reproducirse, o, como como ha señalado correctamente, busque otra de su especie, ya que los híbridos raras veces sobreviven.

Sin embargo, eso no quiere decir que esto solo ocurra en las plantas. También ocurre en algunos mamíferos, por ejemplo, hay una especie de mono en una isla asiática que tiene el doble (no me preguntes) la cantidad de cromosomas que la mayoría de las especies de simios (que rondan los 24). La especie es propensa a la mutación (como en un grupo aislado reproductivamente) y se produce suficiente de este tipo de mutación dentro de un marco de tiempo dado para permitir que este mutante se reproduzca.

Esto también es, si mal no recuerdo, bastante común en las ranas.

En cuanto a su última pregunta, sí, estos mutantes a menudo son inviables y mueren antes del nacimiento, si no se eliminan casi de inmediato. También suelen estar ligeramente deformadas, ya que las células no tienen un mecanismo para hacer frente a los duplicados (excluidos los cromosomas xx). En los seres humanos, solo sobreviven las personas con Down & # x27s y una mutación en los cromosomas sexuales. Sin embargo, dependiendo de las circunstancias, la mutación puede ser benificante (como la variación en las plantas) o no lo suficientemente dañina como para matar al mutante antes de que se reproduzca, y por lo tanto, se crean espontáneamente nuevas especies.

Si desea saber más, le sugiero que busque en Google la no disyunción, hay algunos buenos videos en Youtube que explican el concepto.

EDITAR: lo siento por los errores tipográficos, estoy en mi teléfono, lo siento si estoy equivocado en cualquier lugar, estoy en el primer año en Biomolec.


ELI5: Los seres humanos tenemos 23 pares de cromosomas, pero nuestros antepasados ​​lejanos no los tienen. ¿Cómo cambia la cantidad de cromosomas a lo largo de varias generaciones?

Fusión. En el caso de los humanos y nuestros antepasados ​​con otros primates, en nuestro linaje 2 cromosomas se fusionaron accidentalmente en algún momento, llevándonos de 24 cromosomas a 23 cromosomas. (Específicamente, el cromosoma que identificamos como el cromosoma humano 2).

Ahora bien, es imposible saber cómo y cuándo sucedió exactamente eso. Quizás se pregunte cómo se podría propagar este cambio. Después de todo, las mulas existen porque los caballos y los burros tienen diferentes números de cromosomas, y esto conduce a una descendencia estéril, ¿verdad?

Bueno, no, en realidad no. El mutante individual con el cromosoma fusionado todavía tendría todos los genes que tienen aquellos con los cromosomas no fusionados, pero no ocurre lo mismo con los caballos y los burros. Algunos de la descendencia de este mutante estaría en desventaja al reproducirse con alguien que tiene cromosomas no fusionados, solo mire las diversas enfermedades que acompañan a la duplicación de otros cromosomas como el síndrome de Down & # x27s. Sin embargo, algunos de los descendientes simplemente heredarán el cromosoma fusionado. Con el tiempo, a través de la deriva genética, o alguna ventaja reproductiva desconocida que esto tenía, ese genotipo cromosómico fusionado podría llegar a llenar la población.

editar: Para ser más claros, consideremos los dos cromosomas ancestrales A y B.

Una persona normal (ancestral) tendrá 2 A y 2 B en cada célula no gameta (células que no son espermatozoides ni óvulos). Ahora considere un mutante, que tiene una A y una B fusionadas. ¡Eso no significa que no tengan una A o una B! Esa persona tiene 1 A, 1 B y 1 AB. Observe que se conserva la cantidad total de información genética. No hay un A o un B adicional en ningún lugar, los genes de un conjunto de cromosomas A y B simplemente se han fusionado en un solo cromosoma.

Ahora, cuando lo normal produce un gameto, tendrá 1 A y 1 B.

Cuando nuestro mutante produce un gameto, puede tener una variedad de diferentes resultados posibles:

El gameto podría tener una A y una AB

El gameto podría tener una B y una AB

El gameto podría tener una A y una B

El gameto podría tener un AB

Por qué el gameto podría volverse de esta manera es un poco complicado, por lo que para un ELI5 solo tendrás que creer en mi palabra.

Ahora, cuando se reproduce con lo normal, las dos primeras posibilidades son malas, p. A / B + A / AB = 3A 2B, lo que lleva a una dosis extra de material genético de A.

La tercera posibilidad está bien, solo dará como resultado una descendencia normal.

La cuarta posibilidad es además bien, y lo que conduce a la expansión de la fusión. Solo piénselo, el mutante tiene 1 A, 1 B y 1 AB, y esta descendencia obtendrá 1 A del normal, 1 B del normal y 1 AB del mutante, lo que da como resultado la misma combinación.

Ahora la pregunta: ¿cómo deshacerse de los 1 A y 1 B adicionales? Bueno, en el futuro, si tienes dos descendientes del mutante original que producen el cuarto tipo de gameto, el AB se conectará con el AB, dándote 2 AB y el cromosoma humano moderno 2.

Es de suponer que con el tiempo las poblaciones 1 A, 1B, 1 AB desaparecieron dejando solo las 2 poblaciones AB de homínidos.


Tipos de reproducción

Los organismos se reproducen en una de dos formas generales: asexualmente o sexualmente. En reproducción asexual individuos (por ejemplo, bacterias, Hydra) producen descendencia genéticamente idéntica denominada clones. Por ejemplo, muchas plantas pueden clonarse mediante la propagación vegetativa de esquejes de raíces y tallos.


Reproducción asexual: fisión binaria en bacterias (Haga clic en la imagen para ampliarla).

La reproducción asexual a veces es ventajosa para los organismos porque generalmente es rápida y requiere menos energía. La principal desventaja de la reproducción asexual es que la descendencia es genéticamente idéntica al padre, y esta falta de variación genética puede ser perjudicial si las condiciones cambian y la diversidad genética se vuelve valiosa. Esta situación podría ocurrir con la introducción de una nueva enfermedad o depredador, condiciones ambientales cambiantes u otros factores.

En reproducción sexual el material genético de dos padres se combina para formar descendientes que son genéticamente distintos de sus padres (y que también son distintos de otros hermanos producidos por los mismos padres). Aunque la reproducción sexual requiere más energía y tiempo que la reproducción asexual, proporciona a la descendencia una estructura genética única que puede proporcionarles una ventaja selectiva en un entorno impredecible. La clave para comprender cómo se mantiene esta variación genética radica en examinar el comportamiento de los cromosomas durante la vida sexual. ciclo vital.

En muchos de los organismos que discutiremos, el intercambio (o recombinación) de información genética está ligado obligatoriamente a la reproducción, razón por la cual dicho organismo se caracteriza por experimentar reproducción sexual. Sin embargo, el intercambio (o recombinación) de información genética no siempre está asociado a la reproducción. Por ejemplo, la conjugación en bacterias puede ir acompañada de un breve intercambio de material genético sin división, por lo que las bacterias pueden participar en una forma de sexo (es decir, intercambio de material genético) conocida como conjugación y también experimentar reproducción asexual (fisión binaria). El sexo y la reproducción no siempre están vinculados.


¿Cómo evoluciona la cantidad de cromosomas a través de generaciones? - biología

En mi último par de publicaciones hablé sobre qué parte de su genoma (autosómico) hereda de un antepasado en particular [1, 2]. En el cuadro a continuación, muestro un árbol genealógico que se irradia de un individuo. Cada capa sucesiva muestra a los antepasados ​​individuales de otra generación en el tiempo, padres, abuelos, bisabuelos, etc. (rojo para mujeres, azul para hombres).


Cada generación de retroceso, su número de antepasados ​​se duplica, hasta que desciende de tantas personas (por ejemplo, 20 generaciones atrás, potencialmente tiene 1 millón de antepasados) que es
Es muy probable que algunas personas en ese entonces sean sus antepasados ​​varias veces. Entonces, ¿qué tan rápido crece su número de antepasados ​​genéticos, es decir, aquellos antepasados ​​que le aportaron material genético?

Se espera que cada generación que retrocedamos reduzca a la mitad la cantidad de material genético autosómico que un antepasado le proporciona. Como este material se hereda en trozos, solo tenemos que remontarnos

9 generaciones hasta que es bastante probable que un ancestro específico le haya aportado cero de su material autosómico (ver publicación anterior). Este proceso es inherentemente aleatorio, ya que el proceso de recombinación (la ruptura de los cromosomas en pedazos) y la transmisión son conjuntos de eventos aleatorios. Para dar más intuición y demostrar la naturaleza de la aleatoriedad, pensé que había configurado algunas simulaciones del proceso genético de la herencia en el tiempo.

A continuación, muestro el mismo gráfico que el anterior (se remonta a 11 generaciones), pero ahora los antepasados ​​que no aportan trozos (autosómicos) de material genético están coloreados de blanco (doy el% de antepasados ​​con contribución cero a continuación). También quería ilustrar cuán variable era la contribución de material genético (autosómico) entre los antepasados ​​de una generación en particular. Así que alteré el tono del color del antepasado para mostrar qué fracción del genoma contribuían. Al elegir una escala, dividí esa fracción por la contribución máxima de cualquier antepasado en esa generación, de modo que el individuo que más contribuyó sea el tono más oscuro. Debajo de la figura doy el rango de% de contribuciones a este individuo, y la media (que sigue a 0.5 k).

Es muy divertido rastrear ramas particulares hacia atrás y ver cómo su contribución cambia con el tiempo. Estas figuras se inspiraron en las que encontré en el blog de genealogía genética. No estoy seguro de cómo los generaron, y son solo para fines ilustrativos. Hice scripts para hacer las simulaciones y trazar en R. Publicaré estos scripts en github en breve.

Para dar una idea de cuán variable es este proceso, aquí & # 8217s otro ejemplo

A partir de estos, está claro que su número de antepasados ​​está aumentando, pero no tan rápido como su número de antepasados ​​genealógicos. Para ilustrar esto, obtuve una aproximación simple al número de ancestros genéticos a lo largo de las generaciones (doy detalles a continuación). Usando esta aproximación, obtuve el número de ancestros genéticos y genealógicos, en una generación en particular, que se remonta a más de 20 generaciones:

Su número de antepasados ​​genealógicos, en la generación k, está creciendo exponencialmente (recorté la figura porque de lo contrario parece una tontería). Su número de antepasados ​​genéticos al principio crece tan rápidamente como su número de antepasados ​​genealógicos, ya que es muy probable que un antepasado de algunas generaciones atrás también sea un antepasado genético. Después de unas pocas generaciones más, su número genético de antepasados ​​genéticos comienza a ralentizar su tasa de crecimiento, ya que mientras el número de antepasados ​​genealógicos crece rápidamente, cada vez menos son antepasados ​​genéticos. Su número de ancestros genéticos eventualmente se establece para crecer linealmente hacia atrás a lo largo de las generaciones, al menos durante la escala de tiempo aquí, con su número de ancestros en la generación k siendo aproximadamente 2 * (22 + 33 * (k-1)).

Para llegar a este resultado hice algunos cálculos aproximados. Si retrocedemos k generaciones, se espera que los autosomas que recibió de (digamos) su madre se dividan en aproximadamente (22 + 33 * (k-1)) partes diferentes repartidas entre los antepasados ​​de la generación k (usted tiene 22 autosomas , con aproximadamente 33 eventos de recombinación por generación). Si retrocedemos lo suficiente, se espera que cada antepasado contribuya como máximo con 1 bloque, por lo que tiene aproximadamente 2 * (22 + 33 * (k-1)) (de su mamá y su papá).

Para desarrollar esto un poco más, considere el hecho de que k generaciones atrás tienes 2 (k-1) ancestros k generaciones atrás (digamos) del lado de tu madre y # 8217s, esperas heredar (22 + 33 * (k-1)) / 2 (k-1) fragmentos de cada antepasado. Podemos aproximar la distribución del número de fragmentos que hereda de un antepasado en particular mediante una distribución de Poisson con esta media *. Entonces, la probabilidad de que heredes cero de tu genoma autosómico de un ancestro en particular es aproximadamente exp (- (22 + 33 * (k-1)) / 2 (k-1)). Esta aproximación parece funcionar bastante bien y coincide con mis simulaciones:

Entonces, usando esto, podemos escribir su número esperado de ancestros genéticos como 2 k * (1- exp (- (22 + 33 * (k-1)) / 2 (k-1))), ya que tiene 2 k ancestros cada uno aportarle material genético con probabilidad uno menos la probabilidad que acabamos de derivar. Cuando retrocedemos lo suficiente exp (- (22 + 33 * (k-1)) / 2 (k-1)) ≈ 1- (22 + 33 * (k-1)) / 2 (k-1), por lo que su número de antepasados, en la generación k, crece linealmente como 2 * (22 + 33 * (k-1)). Esta es una aproximación, mientras que mis simulaciones son razonables & # 8220exact & # 8221 (en el sentido de que utilizan datos de recombinación reales). Podemos obtener una respuesta analítica rigurosa (aunque ignorando la interferencia) pero el cálculo es bastante complicado (ver Donnelly 1983).

Su número de antepasados ​​genéticos no crecerá linealmente para siempre. Si retrocedemos lo suficiente, su número de antepasados ​​genéticos aumentará lo suficiente, en el orden del tamaño de la población de la que desciende, que dejará de crecer ya que heredará diferentes trozos de material genético del mismo conjunto de individuos. varias veces. En este punto, su número de antepasados ​​comenzará a estabilizarse. De hecho, una vez que retrocedamos lo suficiente, su número de antepasados ​​genéticos comenzará a contraerse a medida que las poblaciones humanas hayan crecido rápidamente con el tiempo. Volveré a esto en otra publicación.

* Esto estará bien si k es lo suficientemente grande, puedo explicar esto en los comentarios si a la gente le gusta. Esta aproximación ha sido realizada por muchas personas, p. Ej. Suspiro et al. en la estimación de las relaciones genéticas entre individuos.

Esta publicación se inspiró en parte en una buena publicación de Luke Jostins (en 2009). Creo que hubo algunos errores en el código de Luke & # 8217s. He hablado de esto con Luke, y él ha adjuntado una nota a la publicación anterior señalando a la gente aquí.


El estudio de los cromosomas de la mosca de la fruta mejora la comprensión de la evolución y la fertilidad

La propagación de todos los animales del planeta es el resultado de la actividad sexual entre machos y hembras de una determinada especie. Pero, ¿cómo llegaron las cosas de esta manera? ¿Por qué dos sexos en lugar de uno? ¿Por qué los espermatozoides son necesarios para la reproducción y cómo evolucionaron?

Estos problemas aún no resueltos fascinan a Timothy Karr, genetista del desarrollo y biólogo evolutivo del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona. Para probarlos, usa una mosca de la fruta común, Drosophila melanogaster: un organismo que ha proporcionado a la ciencia un enorme tesoro de información genética.

"Mi investigación se centra en la evolución del sexo y en la función de los gametos", dice Karr. "Me concentro principalmente en el lado de los espermatozoides de la ecuación sexual. Me interesa cómo se originaron y cómo se mantienen en las poblaciones".

El estudio actual de Karr, en colaboración con investigadores de la Universidad de Chicago, apareció recientemente en la revista Biología BMC. El estudio reexamina un artículo anterior que analizaba los cromosomas sexuales de las moscas de la fruta durante la espermatogénesis, el proceso que produce espermatozoides maduros a partir de células germinales.

Mientras que el artículo anterior, de Lyudmila M Mikhaylova y Dmitry I Nurminsky, argumentó en contra del silenciamiento de genes ligados al sexo en el cromosoma X en Drosophila durante la meiosis, un proceso conocido como Inactivación Meiótica del Cromosoma Sexual (MSCI), el reanálisis presentado por Karr sugiere que MSCI está ocurriendo.

El trabajo arroja nueva luz sobre la evolución de la estructura y función de los espermatozoides, a través de un análisis de Drosophila genes y productos génicos. Como explica Karr, la investigación también tiene implicaciones importantes para los seres humanos: "El aspecto biomédico más directo es que cuando aprendemos sobre la función de un gen que codifica una proteína en Drosophila esperma, podemos ver inmediatamente si existe una relación entre estos genes y sus funciones y problemas conocidos de fertilidad en humanos ".

Quizás ningún otro organismo modelo haya aportado más conocimientos sobre la genética humana que la diminuta mosca de la fruta. Drosophila melanogaster. En 1906, Thomas Hunt Morgan de la Universidad de Columbia comenzó a trabajar en D. melanogaster, (una de las más de 1500 especies contenidas en el Drosophila género) aprovechando la facilidad de reproducción de la especie, el tiempo de generación rápido y la capacidad de producir mutantes genéticos para su estudio. Los esfuerzos de Morgan con Drosophila llevó a la identificación de los cromosomas como el vector de herencia de los genes y le valió el Premio Nobel de Medicina de 1933.

Drosophila son de color amarillo-marrón, tienen ojos rojizos y anillos negros transversales en el abdomen. Las hembras miden unos 2,5 milímetros de largo, mientras que los machos son un poco más pequeños y pueden identificarse fácilmente por su color más oscuro.

Más importante aún, la similitud en los sistemas genéticos de las moscas de la fruta y otros organismos eucariotas, incluidos los humanos, hace que estos organismos modelo sean análogos extremadamente útiles para el estudio de procesos genéticos comunes, incluidas la transcripción y la traducción.

Aproximadamente el 75 por ciento de los genes de enfermedades humanas conocidas tienen correlatos reconocibles en el genoma de la mosca de la fruta y el 50 por ciento de las secuencias de proteínas de la mosca tienen homólogos de mamíferos. (El genoma completo de D. melanogaster se completó en 2000.)

Cromosomas: depósitos genéticos

Los seres humanos tenemos 23 pares de cromosomas, o 46 cromosomas en total. De estos, 44 se conocen como autosomas y consisten en pares de cromosomas coincidentes, conocidos como cromosomas homólogos. Cada cromosoma homólogo contiene el mismo conjunto de genes en las mismas ubicaciones a lo largo del cromosoma, aunque pueden aparecer en alelos diferentes, lo que puede afectar la transmisión de rasgos genéticos.

Sin embargo, el estudio actual no se centra en los autosomas sino en el par restante de cromosomas, conocidos como cromosomas sexuales. Las hembras contienen dos cromosomas X, que son homólogos, como en el caso de los autosomas. Por el contrario, se identifica que los hombres tienen un cromosoma X y un cromosoma Y (mucho más pequeño).

Si bien las drosophila solo tienen un total de 4 cromosomas, también muestran dimorfismo sexual, y las hembras portan los cromosomas dobles X y los machos XY. Los dos cromosomas X en las hembras de la mosca de la fruta, como en los mamíferos, las convierten en un sexo homocigoto en comparación con la condición XY en los machos, conocida como heterocigótica.

"Hay ciertos aspectos de la composición de estos cromosomas sexuales que han intrigado a los biólogos evolutivos durante mucho tiempo", señala Karr. Uno de estos problemas implica una aparente reducción en el número o el nivel de expresión de genes ligados al sexo en el cromosoma X durante la espermatogénesis. Se cree que esta reducción o silenciamiento de genes en el cromosoma X puede tener profundas implicaciones para la evolución de los cromosomas sexuales.

Durante el desarrollo meiótico de un espermatozoide, la naturaleza intenta compensar el hecho de que las hembras tienen dos cromosomas X y, por lo tanto, disfrutan de una ventaja numérica en términos de genes, en comparación con los machos. Para superar el sesgo de los genes femeninos ligados al X, el cromosoma X se inactiva durante la diferenciación sexual meiótica de los gametos masculinos, lo que da como resultado una representación insuficiente de los genes específicos del sexo en el cromosoma X. Algunos de estos genes, que pueden ser beneficiosos para los hombres, se trasladan del cromosoma X a los autosomas, donde pueden expresarse.

La reubicación de genes con sesgo masculino a los autosomas puede deberse a una ventaja selectiva que favorece a los genes que se mueven fuera del cromosoma X y, por lo tanto, evitan la inactivación de X durante la meiosis. Sin embargo, estas teorías siguen siendo controvertidas, ya que los análisis estadísticos se utilizan para evaluar las frecuencias de los genes y los niveles de expresión, lo que hace que la categorización adecuada de los genes sea particularmente desafiante. "Los datos que creamos y generamos para apoyar nuestras ideas e hipótesis son confusos, hay ruido en ellos", dice Karr. "Tal ruido es inherente a la historia de la evolución".

Además del flujo constante de conocimientos sobre la evolución de los cromosomas, Drosophila se están utilizando como modelo genético para una variedad de enfermedades humanas que incluyen Alzheimer, trastornos neurodegenerativos, Parkinson, Huntington, así como para ampliar el conocimiento de los mecanismos subyacentes involucrados en el envejecimiento, el estrés oxidativo, la inmunidad, la diabetes y el cáncer.


Contenido

La alternancia de generaciones es un concepto importante en la evolución de las plantas. [2] Todas las plantas terrestres tienen alternancia de generaciones.

En los musgos y sus parientes (briófitos), el gametofito haploide es la generación dominante, y los esporofitos diploides son tallos portadores de esporangios que crecen a partir de los gametofitos. En los helechos, el esporofito diploide es mucho más grande, pero el gametofito haploide también es una pequeña planta que puede crecer durante mucho tiempo.

Para plantas con flores (Angiospermas), la generación de esporofitos es casi todo el ciclo de vida (la planta verde, raíces, etc.) excepto las pequeñas estructuras reproductivas (polen y óvulo).

El esporofito produce esporas (de ahí el nombre), por meiosis. Estos se convierten en un gametofito. Tanto las esporas como el gametofito resultante son haploides, lo que significa que tienen la mitad de cromosomas. Más tarde, el gametofito maduro produce gametos masculinos o femeninos (o ambos) por mitosis. La fusión de gametos masculinos y femeninos (fertilización) produce un cigoto diploide que se convierte en un nuevo esporofito. Este es el ciclo que se conoce como alternancia de generaciones o alternancia de fases.

Como factor de evolución vegetal Editar

En la obra histórica Variación y evolución en plantas, Stebbins discutió cómo la alternancia de generaciones se relaciona con la evolución general de las plantas. El empezó:

"La diferencia más notable entre el ciclo sexual de los animales y los que se encuentran en las plantas es que, con la excepción de unos pocos protozoos, [3] los animales son diploides en todas las etapas, mientras que casi todas las plantas poseen una etapa haploide de mayor o menor duración. . Además, la secuencia de tipos de alternancia de generaciones. Es una de las características más conocidas de la evolución de las plantas. La generación diploide, sin duda, ha evolucionado de forma independiente en muchas épocas diferentes ". [4]

"La condición diploide produce un aumento de la flexibilidad porque hace posible la condición de dominancia genética y recesividad. En un organismo haploide, cada nueva mutación está inmediatamente expuesta a la acción de la selección. En un organismo diploide, en cambio, cada nueva el mutante surge como heterocigoto y, si es recesivo, está protegido de la selección ". [5]

El punto es que, en los diploides, los nuevos alelos están protegidos y (colectivamente) son un reservorio de variación potencial en la población.

Algas Editar

La mayoría de las algas tienen generaciones dominantes de gametofitos, pero en algunas especies los gametofitos y esporofitos son morfológicamente similares (isomorfos).

Briófitas Editar

Los briófitos (musgos, hepáticas y hornworts) tienen una etapa de gametofito dominante en la que el esporofito adulto depende del gametofito para su nutrición. El esporofito se desarrolla a partir del cigoto dentro del órgano sexual femenino, por lo que su desarrollo temprano es nutrido por el gametofito.

Plantas vasculares Editar

Un esporofito independiente es la forma dominante en todos los musgos, colas de caballo, helechos, gimnospermas y angiospermas (plantas con flores) que han sobrevivido hasta nuestros días.

Evolución anterior Editar

Las primeras plantas terrestres tenían esporofitos que producían esporas idénticas: se veían del mismo sexo en el que se desarrollaron. Los antepasados ​​de las gimnospermas desarrollaron ciclos de vida heteroesporosos complejos: las esporas que producen gametofitos masculinos y femeninos eran de diferentes tamaños. La hembra megaesporas tienden a ser más grandes, y menos en número, que el macho microsporas.

Durante el Devónico, varios grupos de plantas evolucionaron independientemente heterosporia y después endosporia, en el que se mantuvieron megasporas individuales dentro de los esporangios del esporofito padre. Estas megaesporas endospóricas tenían un gametofito femenino multicelular en miniatura con órganos sexuales femeninos y óvulos. Los óvulos fueron fertilizados por espermatozoides que nadan libremente producidos por gametofitos masculinos miniatuarizados transportados por el viento en forma de prepolen.

El cigoto resultante se convirtió en la siguiente generación de esporofitos mientras todavía estaba dentro de la única gran megaspora femenina en el esporangio del esporofito padre. La evolución de la heterosporía y la endosporía se encuentran entre los primeros pasos en la evolución de las semillas del tipo producido por las gimnospermas y las angiospermas. [6] [7] [8]

Algunos Chromalveolata, algunos hongos y algunos mohos de limo tienen lo que parece ser una alternancia genuina de generaciones. Estos grupos incluyen una gama tan amplia de tipos diferentes que es difícil decir qué tan común es el fenómeno. Ciertamente, los mohos limosos no son un grupo monofilético, y eso puede ser cierto para los otros dos grupos,


La etapa inicial en los algoritmos genéticos es inicializar poblaciones. En esta etapa, debemos determinar la población y la longitud de los cromosomas que se utilizarán. Para determinar el número de la población en sí, no se prevé la cantidad. Cuanto mayor sea el número de población se producirá más variedad de soluciones, aumentando así la posibilidad de lograr la mejor solución.

La determinación de la longitud del cromosoma generalmente se ajusta al caso que se está manejando. Por ejemplo, si en el caso de la maximización de la función f (x, y) = 5 * x - 10 * y, entonces la longitud del cromosoma es dos porque hay dos variables, a saber, xey, que buscaremos. . Otro ejemplo es si el caso es el Problema del vendedor ambulante (TSP) luego, la longitud del cromosoma se ajusta al número de lugares que se van a visitar.

Además, también tenemos que determinar la representación de los cromosomas a utilizar. Hay algunas representaciones de uso común, como representaciones binarias, enteras, flotantes y de permutación. La determinación de la representación se ajusta al caso a resolver.

También tenemos que determinar cuándo se detiene este proceso de algoritmo genético. Hay 2 métodos de uso común, el primero es determinar el umbral en el valor de aptitud, el segundo es determinar el número de generaciones.

Además, también debemos determinar el valor de la probabilidad de cruce y la probabilidad de mutación. Por esta razón, se explicará con más detalle junto con el proceso.


Función de los gametofitos

Las plantas gametofitas producen células sexuales, denominadas "espermatozoides" y "óvulos" en las plantas terrestres, para permitir que su linaje se reproduzca sexualmente.

Hay muchos beneficios conocidos para la reproducción sexual, ya que la capacidad de combinar rasgos genéticos de dos individuos da como resultado una variedad de combinaciones diferentes de rasgos dentro de la población.

Esta diversidad es extremadamente beneficiosa para la resistencia a las enfermedades y la capacidad de responder al cambio ambiental.

Para ver un ejemplo práctico de los beneficios de la reproducción sexual, no busque más allá de la hambruna irlandesa de la papa.

En Irlanda, en la época de la hambruna, los cultivos de papa que se reproducían asexualmente se habían cultivado durante muchos años y se habían extendido por las islas. Eso significaba que los cultivos que alimentaban a los irlandeses eran todos genéticamente idénticos entre sí, habiendo sido producidos asexualmente a partir de una pequeña población de padres.

Cuando una nueva enfermedad afectó a las patatas de Irlanda, debido a que no hubo intercambio genético o diversidad, prácticamente todas las patatas de la isla murieron. El resultado fue uno de los peores desastres humanitarios de la historia, porque todos los cultivos de papa de los que dependía la gente para alimentarse se extinguieron.

Como resultado, millones de irlandeses se vieron obligados a abandonar Irlanda en busca de una vida mejor y millones más murieron.

Una muerte de helechos no sería desastrosa para la población humana, pero sería desastrosa para la población de helechos, por lo que los helechos y otras plantas que practican la alternancia de generaciones usan gametofitos para realizar la reproducción sexual y mantener sus poblaciones genéticamente diversas.

Curiosamente, si los gametofitos o los esporofitos son "dominantes" varía según la planta. Entre los helechos, por ejemplo, la generación de gametofitos ocupa más recursos del ciclo de vida y se convierte en una planta grande y visible que reconocemos.

Among conifer trees, by contrast, it’s the sporophyte generation that is “dominant” – growing into huge, long-lived trees, while the gametophyte generation is restricted to a tiny organism growing inside of a cone.


Polyploidy

Changes in ploidy are of evolutionary importance in the flowering plants (angiosperms). Tetraploid plants often grow faster and larger than the diploide plants they derive from, and tend to be selected for agriculture. Alfalfa, coffee,

An example of plant polyploidy that affected human civilization and history is the origin of wheat. Modern bread wheat, cultivated for about eight thousand years, is a hexaploid with 2n 42, formed by sequential hybrids formed among three related grass species, each with 2n 14. To complete the circle, modern hybridizers have created a new species, Triticale, by crossing the ancestral Emmer wheat (2n 28) with rye (2n 14) and then doubling the chromosome number to 42 to take advantage of strong wheat growth with the high lisina content of rye. DNA analysis is scrutinizing the hybrid origins of many cultivated plants to identify their ancestors.


Ver el vídeo: Qué son cromosomas y genes? (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Casen

    Parece que encajará.

  2. Chlodwig

    Estoy totalmente de acuerdo con usted. Creo que esta es una gran idea. Estoy completamente de acuerdo contigo.

  3. Tristin

    Así que mira!



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