Полиплоидные ряды

Есть разные точки зрения на процесс эволюции растений. Среди них одна из хорошо аргументированных — теория полиплоидных рядов. Известно, что каждый организм характеризуется своим строго определенным набором хромосом в клетках. Но иногда удается обнаружить индивидуумы с измененными числами хромосом. Сторонники теории полиплоидных рядов считают, что изменение числа отдельных хромосом (гетероплоидия) или же кратное увеличение целых наборов хромосом (полиплоидия) лежат в основе процесса эволюции.

Полиплоидов в природе много — приблизительно третья часть всех видов растений представлена на Земле полиплоидами.

При изучении хромосомных наборов различных растений ученые обнаружили любопытную закономерность. Если рассматривать виды, принадлежащие к одному роду, то чаще всего эти виды можно расположить в ряд по степени увеличения числа хромосом.

Возьмем, к примеру, пшеницу. Род Triticum содержит много видов. Вид пшеница однозернянка в ядрах своих клеток имеет 14 хромосом. А виды — пшеница твердая, пшеница польская, пшеница ветвистая — 28 хромосом. Произошло удвоение хромосом — и изменились свойства растений. Но ветвистую пшеницу не спутаешь с твердой, хорошо отличима от них и польская пшеница. Следовательно, число хромосом еще не полностью характеризует признаки вида. При одинаковом числе хромосом признаки растений могут быть разными. Значит, большое значение имеет и качество хромосом, их строение.

Если однозернянку генетики называют диплоидной пшеницей, то твердая, ветвистая и польская пшеницы — тетраплоиды. Не надо обладать большой фантазией, чтобы предсказать, что набор хромосом может не только удвоиться, учетвериться, но, скажем, и ушестериться. Таким ушестеренным набором хромосом характеризуются пшеница мягкая и пшеница спельта. У них в клетках по 7 х 6 = 42 хромосомы. Чтобы не создалось впечатление, что пример с пшеницами хоть и эффектный, но случайно выбранный, приведу наборы хромосом для нескольких родов. Род паслен (к нему относится картофель) характеризуется следующим полиплоидным рядом:

12, 24, 36, 48, 60, 72, 96,108,144.

Гаплоидное число хромосом в этом роде (6) может умножаться 24 раза! Вот ряд покороче: род роза — 14, 21, 28, 35, 42, 56.

Изменения в числе хромосом у разных полиплоидов.
У триплоида одним хромосомным набором больше, чем у диплоида.
У тетраплоида это число увеличено вдвое по сравнению с диплоидом.
У октоплоида в четыре раза больше хромосом, чем у диплоида.

Полиплоидные ряды не обязательно содержат растения с удвоенными, учетверенными, ушестеренными наборами хромосом. В роде крепис наблюдается четко выраженная гетероплоидия. У каждого вида этого ряда число хромосом нарастает. Разные виды имеют 6, 8, 10, 12, 16, 18, 24, 40, 42 хромосомы. Таких родов в растительном царстве много.

Факты говорят, что эволюция очень часто (ловлю себя на том, чтобы не сказать: всегда) сопровождалась гетеро- и полиплоидией. На примере гена Bar мы познакомились с тем, как удвоение всего лишь одного гена приводит к изменению фенотипа. Что же говорить об удвоении и утроении целых хромосом, несущих сотни и тысячи генов! Но если уж удалось заметить изменение в хромосомных наборах у разных видов, то первое направление, в которое устремилась мысль исследователей,— повторить то, что происходит в природе, воспроизвести в лаборатории полиплоидизацию, совершающуюся естественным путем за тысячелетия.