Poliploidía
La ploidía es el número de juegos cromosómicos que tiene una especie. La mayoría de especies son diploides es decir, tienen dos pares de cada cromosoma. Aunque existen algunas especies que cuentan con fases haploides (n) y otras diploides (2n). Puedes leer más sobre ploidía en el artículo que le dedicamos al tema aquí.
Las especies poliploides son aquellas que presentan un número de ploidía mayor de 2. Existen especies que son tetraploides (4n) o hexaploides (6n). En un número cada vez mayor de especies tan solo unos tejidos determinados son poliploides, como las glándulas salivales de la mosca de la fruta o los queratinocitos en humanos.
Se han descrito dos mecanismos celulares cuyo resultado es la generación de células poliploides. En el ciclo celular clásico una célula diploide (2n) dobla su material genético durante la fase S, dando una célula 4n, antes de dividirse para dar dos células diploides en la fase M (de mitosis). Si durante el ciclo no se produce la mitosis la célula se quedará como 4n. el otro sistema de obtener células poliploides es la fusión de células diploides, como ocurre en las células musculares.
Base genética de la poliploidía
La base genética de la poliploidía involucra complejos procesos moleculares que pueden implicar mutaciones en genes reguladores del ciclo celular y mecanismos de control del huso mitótico. Mutaciones en genes específicos, como los que codifican las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas, pueden resultar en una replicación descontrolada del ADN, contribuyendo a la aparición de células poliploides. Estos procesos no solo aumentan el número de cromosomas, sino que también afectan el mantenimiento de la estabilidad del genoma.
En algunas plantas, como Arabidopsis thaliana, se sabe que existen células de 2, 4, 8, 16 y hasta 32n en hojas. Estás células tienen un tamaño mucho mayor que las células normales y parece ser que están relacionadas con el control la estructura del órgano, la curvatura de las hojas y los sépalos.
Efectos de la poliploidía en las plantas
En plantas, la poliploidía no solo afecta el tamaño de las células sino también su capacidad de adaptarse a ambientes diversos. Especies como el trigo y el plátano son ejemplos conocidos de cultivos poliploides, cuyo rendimiento ha mejorado gracias a la poliploidía. Esta variabilidad genética aumentada contribuye a la eficiencia en la fotosíntesis y en la capacidad de resistencia frente a enfermedades y condiciones climáticas adversas.
Un hexaploide, como en la foto, tiene 6 copias de cada cromosomas, en lugar de las dos normales.
El porqué de las células poliploides no se sabe con exactitud, en cada caso su función puede ser diferente. Se han establecido algunas hipótesis sobre la ventaja de tener células poliploides:
Las células poliploides son más grandes y esto puede hacer que actúen mejor como envoltorio de otro tejido, de esta manera se reducen el número de separaciones célula-célula por los que pasar un posible patógeno. Por otra parte podría ser que la falta de mitosis permite a las células pluriploide ser metabólicamente más activas, pues podrían generar una cantidad mayor de proteínas, al tener mayor número de copias de ADN disponibles para la transcripción. En esencia las células poliploides son clones homogéneos, por lo que se cree que pueden ser más estables frente al proceso de diferenciación. También se ha argumentado que un mayor número de copias confiere protección contra mutaciones deletéreas y resistencia ante posibles daños del ADN. Finalmente se ha observado que la apoptosis está desactivada en algunos tipos celulares poliploides, aumentando su esperanza de vida.
Poliploidía en animales
A diferencia de las plantas, la poliploidía en animales es menos frecuente pero se encuentra en ciertas especies como algunos anfibios y peces. En estos casos, la poliploidía puede contribuir a la evolución mediante la creación de nuevas especies y la diversificación genética, proporcionando ventajas adaptativas en hábitats cambiantes o extremos.
Avances en la investigación sobre poliploidía
En los últimos años, los avances en biotecnología han permitido estudiar la poliploidía con mayor detalle. El uso de herramientas como la edición genética CRISPR ha posibilitado la manipulación de genomas poliploides, abriendo nuevas perspectivas en el estudio del crecimiento celular y la evolución adaptativa.
Por el contrario se conocen desventajas potenciales que tienen las células de gran tamaño y con un núcleo grande, debido a la poliploidía. Para empezar el transporte entre el núcleo y el citoplasma puede estar comprometido, puesto que la relación superficie volumen del núcleo varía y puede experimentar una disminución en la velocidad con la que las moléculas llegan a su destino. A demás si una célula poliploide vuelve al ciclo celular es posible que se genere una aneuploidia (una división no igual de los cromosomas entre las dos células hijas), que puede lugar a problemas metabólicos celulares.
Aplicación de la poliploidía en la agricultura
La poliploidía tiene aplicaciones significativas en la agricultura moderna. Los cultivos poliploides pueden poseer características agronómicas mejoradas, tales como un mayor tamaño de fruto y mayor resistencia a patógenos. Gracias a la poliploidía inducida, se ha conseguido generar variedades de alimentos que satisfacen las necesidades de un mercado cada vez más exigente.