El criteri genètic (citogenètic) de les espècies, juntament amb d' altres, s'utilitza per distingir grups sistemàtics elementals, per analitzar l'estat d'una espècie. En aquest article, tindrem en compte les característiques del criteri, així com les dificultats que pot trobar un investigador a l'hora d'aplicar-lo.
Què és una vista
En diferents branques de la ciència biològica, l'espècie es defineix a la seva manera. Des d'una perspectiva evolutiva, podem dir que una espècie és una col·lecció d'individus que presenten similituds en l'estructura externa i l'organització interna, els processos fisiològics i bioquímics, capaços d'encreuament il·limitat, deixant descendència fèrtil i aïllada genèticament de grups similars.
Una espècie pot estar representada per una o diverses poblacions i, en conseqüència, té una distribució sencera o dissecada (àrea d'hàbitat/àrea d'aigua)
Nomenclatura d'espècies
Cada espècie té el seu propi nom. D'acord amb les regles de la nomenclatura binària, consta de dues paraules: un substantiu i un adjectiu. El substantiu és el nom genèric, i l'adjectiu és el nom específic. Per exemple, en el nom "Dent de lleó officinalis", l'espècie "officinalis" és un dels representants de les plantes del gènere "Dent de lleó".
Els individus d'espècies relacionades dins del gènere tenen algunes diferències d'aparença, fisiologia i preferències ecològiques. Però si són massa semblants, aleshores la seva filiació a l'espècie està determinada pel criteri genètic de l'espècie basat en l'anàlisi dels cariotips.
Per què una espècie necessita criteris
Carl Linnaeus, que va ser el primer a donar noms moderns i a descriure molts tipus d'organismes vius, els considerava in alterats i no variables. És a dir, tots els individus corresponen a una sola imatge d'espècie, i qualsevol desviació d'aquesta és un error en la plasmació de la idea de l'espècie.
Des de la primera meitat del segle XIX, Charles Darwin i els seus seguidors han estat corroborant un concepte d'espècie completament diferent. D'acord amb això, l'espècie és canviant, heterogènia i inclou formes de transició. La constància de l'espècie és relativa, depèn de la variabilitat de les condicions ambientals. La unitat elemental d'existència d'una espècie és una població. És diferent reproductivament i compleix els criteris genètics de l'espècie.
Donada l'heterogeneïtat dels individus de la mateixa espècie, pot ser difícil per als científics determinar les espècies d'organismes o distribuir-les entre grups sistemàtics.
Criteris morfològics i genètics de l'espècie, bioquímics, fisiològics, geogràfics, ecològics, comportamentals (etològics), tot aixòcomplexos de diferències entre espècies. Determinen l'aïllament dels grups sistemàtics, la seva discreció reproductiva. I es poden utilitzar per distingir una espècie d'una altra, per establir el grau de la seva relació i posició en el sistema biològic.
Caracterització del criteri genètic de l'espècie
L'essència d'aquest tret és que tots els individus de la mateixa espècie tenen el mateix cariotip.
Un cariotip és una mena de "passaport" cromosòmic d'un organisme, està determinat pel nombre de cromosomes presents a les cèl·lules somàtiques madures del cos, la seva mida i característiques estructurals:
- proporció de la longitud del braç del cromosoma;
- la posició dels centròmers en ells;
- la presència de constriccions secundàries i satèl·lits.
Els individus pertanyents a diferents espècies no es podran creuar. Fins i tot si és possible obtenir descendència, com passa amb un ruc i un cavall, un tigre i un lleó, els híbrids interespecífics no seran prolífics. Això es deu al fet que les meitats del genotip no són iguals i no es pot produir la conjugació entre cromosomes, de manera que no es formen gàmetes.
A la foto: una mula: un híbrid estèril d'ase i euga.
Objecte d'estudi - cariotip
El cariotip humà està representat per 46 cromosomes. En la majoria de les espècies estudiades, el nombre de molècules d'ADN individuals al nucli que formen els cromosomes es troba entre 12 i 50. Però hi ha excepcions. La mosca de la fruita Drosophila té 8 cromosomes al nucli de les cèl·lules, i en un petit representant de la família de lepidòpters Lysandra, el conjunt de cromosomes diploides és380.
La micrografia electrònica dels cromosomes condensats, que permet avaluar-ne la forma i la mida, reflecteix el cariotip. L'anàlisi del cariotip com a part de l'estudi del criteri genètic, així com la comparació dels cariotips entre si, ajuden a determinar les espècies d'organismes.
Quan dues espècies són una
La característica comuna dels criteris de visualització és que no són absoluts. Això vol dir que l'ús d'un sol d'ells pot no ser suficient per a una determinació precisa. Els organismes que exteriorment no es poden distingir entre ells poden ser representants de diferents espècies. Aquí el criteri morfològic ve en ajuda del criteri genètic. Exemples dobles:
- Avui es coneixen dues espècies de rates negres, que anteriorment eren identificades com una a causa de la seva identitat externa.
- Hi ha almenys 15 espècies de mosquits de la malària que només es poden distingir mitjançant anàlisis citogenètiques.
- 17 espècies de grills que es troben a Amèrica del Nord que són genèticament diferents però fenotípicament relacionades amb la mateixa espècie.
- Es creu que entre totes les espècies d'aus hi ha un 5% de bessons, per a la identificació dels quals cal aplicar un criteri genètic.
- La confusió en la sistemàtica dels bovids de muntanya s'ha eliminat gràcies a l'anàlisi cariològic. S'han identificat tres varietats de cariotips (2n=54 per a muflons, 56 per a argali i argali, i 58 cromosomes per a urials).
Una espècie de rata negra té 42 cromosomes, el cariotip de l' altra està representat per 38 molècules d'ADN.
Quan una visualització és com dues
Per als grups d'espècies amb una gran àrea de l'àrea de distribució i el nombre d'individus, quan l'aïllament geogràfic opera dins d'ells o els individus tenen una àmplia valència ecològica, és característica la presència d'individus amb cariotips diferents. Aquest fenomen és una altra variant de les excepcions en el criteri genètic de l'espècie.
Exemples de polimorfisme cromosòmic i genòmic són habituals en peixos:
- a la truita arc de Sant Martí, el nombre de cromosomes varia de 58 a 64;
- dos cariomorfs, amb 52 i 54 cromosomes, trobats a l'arengada del Mar Blanc;
- amb un conjunt diploide de 50 cromosomes, els representants de diferents poblacions de carpa platejada tenen 100 (tetraploides), 150 (hexaploides), 200 (octaploides) cromosomes.
Les formes poliploides es troben tant en les plantes (salze de cabra) com en els insectes (corcuts). Els ratolins domèstics i els gerbills poden tenir un nombre diferent de cromosomes, no un múltiple del conjunt diploide.
Bessons cariotips
Els representants de diferents classes i tipus poden tenir cariotips amb el mateix nombre de cromosomes. Hi ha moltes més coincidències entre els representants de les mateixes famílies i gèneres:
- Els goril·les, els orangutans i els ximpanzés tenen un cariotip de 48 cromosomes. En aparença, les diferències no estan determinades, aquí cal comparar l'ordre dels nucleòtids.
- Lleus diferències en els cariotips del bisó nord-americà i el bisó europeu. Tots dos tenen 60 cromosomes en un conjunt diploide. S'assignaran a la mateixa espècie si només s'analitzen per criteris genètics.
- També es troben exemples de bessons genètics entre les plantes, especialment dins de les famílies. Entre els salzesfins i tot és possible obtenir híbrids interespecífics.
Per revelar diferències subtils en el material genètic d'aquestes espècies, cal determinar la seqüència de gens i l'ordre en què s'inclouen.
Influència de les mutacions en l'anàlisi del criteri
El nombre de cromosomes cariotípics es pot canviar com a resultat de mutacions genòmiques: aneuploïdia o euploïdia.
Quan es produeix aneuploïdia en el cariotip, apareixen un o més cromosomes addicionals, i el nombre de cromosomes també pot ser inferior al d'un individu de ple dret. El motiu d'aquesta violació és la no disjunció dels cromosomes en l'etapa de formació dels gàmetes.
La imatge mostra un exemple d'aneuploïdia humana (síndrome de Down).
Els zigots amb un nombre reduït de cromosomes, per regla general, no comencen a aixafar. I els organismes polisòmics (amb cromosomes "extra") poden ser viables. En el cas de la trisomia (2n+1) o la pentasomia (2n+3), un nombre senar de cromosomes indicarà una anomalia. La tetrasomia (2n+2) pot provocar un error real en la determinació de l'espècie per criteris genètics.
| Mutació | Essència de la mutació | Influència en el criteri genètic de l'espècie |
| Tetrasomia | Al cariotip hi ha un parell addicional de cromosomes o dos cromosomes addicionals no homòlegs. | Quan s'analitza només amb aquest criteri, un organisme es pot classificar com a que té un parell més de cromosomes. |
| Tetraploïdia | En el cariotiphi ha quatre cromosomes de cada parell en lloc de dos. | Es pot assignar un organisme a una altra espècie en lloc d'un conreu poliploide de la mateixa espècie (en plantes). |
La multiplicació del cariotip (poliploïdia) també pot enganyar l'investigador quan el cariotip mutant és la suma de diversos conjunts diploides de cromosomes.
Complexitat del criteri: ADN esquivant
El diàmetre de la cadena d'ADN en estat no trenat és de 2 nm. El criteri genètic determina el cariotip en el període anterior a la divisió cel·lular, quan les molècules primes d'ADN s'espiralitzen (condensen) repetidament i representen estructures denses en forma de bastons: els cromosomes. El gruix mitjà d'un cromosoma és de 700 nm.
Els laboratoris escolars i universitaris solen estar equipats amb microscopis de poc augment (de 8 a 100), no es poden veure els detalls del cariotip en ells. El poder de resolució d'un microscopi de llum permet, a més, a qualsevol augment, fins i tot el més alt, veure objectes no inferiors a la meitat de la longitud de l'ona de llum més curta. La longitud d'ona més petita és per a les ones violetes (400 nm). Això vol dir que l'objecte més petit visible en un microscopi de llum serà de 200 nm.
Resulta que la cromatina descondensada tacada semblarà zones ennuvolades i els cromosomes seran visibles sense detalls. Un microscopi electrònic amb una resolució de 0,5 nm permet veure i comparar amb claredat diferents cariotips. Tenint en compte el gruix de l'ADN filamentos (2 nm), es podrà distingir clarament amb aquest dispositiu.
Criteri citogenètic a l'escola
Per les raons descrites anteriorment, l'ús de micropreparats en treballs de laboratori segons el criteri genètic de l'espècie és inadequat. En les tasques, podeu utilitzar fotografies de cromosomes obtingudes al microscopi electrònic. Per a la comoditat de treballar a la foto, els cromosomes individuals es combinen en parells homòlegs i es disposen en ordre. Aquest esquema s'anomena cariograma.
Exemple de tasca de laboratori
Tasca. Considereu les fotografies proporcionades de cariotips, compareu-les i feu una conclusió sobre la pertinença dels individus a una o dues espècies.
Fotos de cariotips per a la comparació de laboratori.
Treballant en una tasca. Compteu el nombre total de cromosomes de cada foto del cariotip. Si coincideixen, compareu-los en aparença. Si no es presenta un cariograma, trobeu el més curt i el més llarg entre els cromosomes de longitud mitjana en ambdues imatges, compareu-los segons la mida i la ubicació dels centròmers. Feu una conclusió sobre la diferència/semblança dels cariotips.
Respostes a la tasca:
- Si el nombre, la mida i la forma dels cromosomes coincideixen, els dos individus el material genètic dels quals es presenta per a l'estudi pertanyen a la mateixa espècie.
- Si el nombre de cromosomes és dues vegades diferent i en ambdues fotografies hi ha cromosomes de la mateixa mida i forma, és molt probable que els individus siguin representants de la mateixa espècie. Aquests seran cariotips diploides i tetraploides.formulari.
- Si el nombre de cromosomes no és el mateix (difereix en un o dos), però en general la forma i mida dels cromosomes d'ambdós cariotips són les mateixes, estem parlant de formes normals i mutants del mateixa espècie (fenomen d'aneuploïdia).
- Amb un nombre diferent de cromosomes, així com un desajust en les característiques de mida i forma, el criteri atribuirà els individus presentats a dues espècies diferents.
A la sortida, cal indicar si és possible determinar l'espècie d'individus segons el criteri genètic (i només aquest).
Resposta: és impossible, ja que qualsevol criteri d'espècie, inclòs el genètic, té excepcions i pot donar un resultat erroni de la determinació. La precisió només es pot garantir aplicant un conjunt de criteris del formulari.
