¿Qué son los animales poliploides?
Desde que el biólogo alemán Fleming utilizó un tinte rojo para teñir partículas especiales esparcidas en el núcleo entre 1879 y 1884, se ha descubierto la principal base material de la herencia: los cromosomas. Cada organismo tiene un determinado conjunto de genes en las células de su cuerpo. Generalmente hay dos juegos de cromosomas en una célula, por eso se llama diploide. Las células con un solo cromosoma son haploides. Las células con más de tres juegos de cromosomas se llaman poliploides. Los científicos han revelado que la poliploidía es un fenómeno omnipresente en la naturaleza: al menos un tercio de las angiospermas son poliploides, incluso en el mundo animal se encuentra a menudo;
El primero en descubrir animales poliploides fue el biólogo belga Van Peneden. Después de estudiar los nematodos en Europa y América, propuso que los nematodos tienen diferentes subespecies de diploides y tetraploides. Más tarde, los científicos descubrieron la subespecie triploide de lombriz intestinal de Beijing en China. Los nematodos humanos y los nematodos de los caballos están estrechamente relacionados. Los nematodos humanos normales tienen 24 cromosomas, mientras que los nematodos tetraploides tienen 48 cromosomas. Según los informes de investigación de los científicos, hay tetraploides en los caracoles, triploides y tetraploides en los gusanos de seda, moscas de la fruta, salamandras, ranas y otros animales. Un branquiópodo es un tipo de crustáceo. En el agua de mar, sus individuos diploides se reproducen en ambos sexos, mientras que los individuos triploides y tetraploides sí. ¿Meteorito mecánico? ¿Qué pasó con el campo? ¿Me estás tomando el pelo? ¿Restaurar el reloj? Tetraploidía con 4 cromosomas.
Curiosamente, los animales a veces tienen diferentes cromosomas múltiples en sus cuerpos. A los 28 días, un renacuajo es diploide por un lado y triploide por el otro, y algunos renacuajos son incluso tetraploides. El difunto biólogo chino Zhu Xian descubrió una vez que el tracto digestivo de una pupa de mosquito en realidad tenía 9, 18 y 72 cromosomas anormales.
Las investigaciones muestran que los animales poliploides son mucho más raros que las plantas poliploides. ¿Por qué es esto? Resulta que las plantas son fáciles de propagar. Las plantas poliploides pueden reproducirse a través de cuerpos vegetativos si no tienen semillas y, por tanto, pueden conservarse durante la evolución. Los animales, en cambio, son diferentes. La mayoría de los animales son hermafroditas y un ligero desequilibrio cromosómico puede provocar fácilmente infertilidad. Por lo tanto, incluso los individuos con poliploides normalmente sólo pueden reproducirse asexualmente. Los individuos que se reproducen asexualmente tienden a tener una resistencia débil y tienen dificultades para formar especies estables durante la evolución. Por eso los animales poliploides son raros.
Un animal poliploide resistente
Entremos juntos en el mundo de los animales poliploides. En términos generales, la mayoría de las plantas y casi todos los animales de la naturaleza son diploides, pero ¿existen los poliploides? Hay relativamente pocos poliploides en el reino animal en comparación con las plantas. La rana cornuda americana fue el primer animal poliploide descubierto. Tiene cuatro juegos de cromosomas y también se llama tetraploide. Más tarde, los científicos descubrieron algunos poliploides en animales inferiores. Por ejemplo, hay algunas poblaciones de carpas crucianas entre los peces que son naturalmente triploides. Sus métodos reproductivos son diferentes y tienen hijos en una forma llamada "ginogénesis". Los peces descendientes tienen material genético sólo de la madre y no portan ningún gen del padre. ¿Qué sucede entonces con el desarrollo ginogenético? Resulta que el desarrollo ginogenético es un fenómeno de pseudofertilización. Aunque los espermatozoides pueden ingresar al óvulo decentemente y activarlo, los espermatozoides solo realizan una acción falsa y en realidad no se fusionan con el óvulo, y mucho menos contribuyen con sus propios cromosomas para participar en el desarrollo del óvulo. Por tanto, desde el punto de vista genético, dado que el material genético sólo proviene de la madre, la ginogénesis es similar a la partenogénesis, con la única diferencia de que esta última no requiere de espermatozoides para estimular el desarrollo del óvulo. Actualmente, la mayoría de los animales poliploides se producen mediante inducción artificial. Generalmente se utilizan métodos físicos y químicos para inducir animales poliploides. Los métodos físicos se dividen en choque de frío, choque de calor, presión hidrostática, etc. El método químico utiliza reactivos como citocalasina B, colchicina, cafeína y soluciones de calcio con un pH alto para tratar los óvulos fertilizados. El propósito de utilizar estos dos métodos para tratar óvulos fertilizados es evitar la liberación del primer cuerpo polar o del segundo cuerpo polar durante la meiosis del óvulo fertilizado, logrando así el requisito de duplicar el genoma. Los animales poliploides tienen las características de un crecimiento rápido, una alta tasa de supervivencia y una fuerte resistencia a las enfermedades, lo que puede aportar considerables beneficios económicos. Es más, los animales poliploides suelen ser más duros y tienen tendencia a volverse "gigantes".
Imagínense los beneficios que aportaría a nuestro desarrollo agrícola si la gente pudiera criar ganado tan alto como elefantes y pollos tan grandes como gansos. De hecho, muchos poliploides inducidos no sólo son altos, sino también fuertes. Por ejemplo, la viabilidad y la tasa de crecimiento de la carpa herbívora, el pez dorado y la tilapia triploides son más altas que las de los peces diploides naturales. Un pescado aparece en los mercados de algunas ciudades del sur de China. En apariencia, estos peces no se diferencian de la carpa común y la carpa cruciana, pero el precio es de 2 a 3 veces más caro que el de la carpa herbívora común. A pesar de esto, tan pronto como este pescado llegó al mercado y fue etiquetado como "pez de ingeniería", se agotó inmediatamente. Al ver esta escena, la gente no puede evitar preguntarse: ¿Por qué este pescado es tan popular? La triploidía de los animales se puede inducir mediante métodos de hibridación, como los métodos de cría de sandías sin semillas. Este método a menudo produce niños triploides al inducir la tetraploidía y cultivarla hasta la madurez sexual, y luego "acoplar" el tetraploide con un diploide normal. Este método es especialmente adecuado para animales acuáticos. Otra característica de los animales poliploides es un alto grado de esterilidad, que puede aprovecharse en la producción para mejorar la eficiencia reproductiva. Por ejemplo, los peces, al igual que otros animales, pasan por tres etapas en su vida: gestación, crecimiento y reproducción. En el cultivo en estanques, cuando los peces alcanzan la madurez, necesitan utilizar los nutrientes absorbidos del alimento para desarrollar gónadas (testículos u ovarios). Durante este período, el crecimiento de los peces se estanca, lo que resulta en menores rendimientos. Además, durante la gestación y el desove, los cuerpos maternos de algunos peces se volverán oscuros y sin brillo, y también se reducirá su valor como pescado comercial. El personal científico y técnico utilizó tecnología de operación triploide para convertir piojos diploides de estanques de peces de alta calidad y tamaño pequeño (nombre científico bagre) en triploides. Este pez de estanque triploide artificial crece un 28% más rápido que el pez diploide natural, tiene un color de cuerpo uniforme y brillante y tiene gónadas subdesarrolladas o poco desarrolladas. Todo el alimento que se le suministra se utiliza para el crecimiento y el aumento de peso de los peces. Obviamente, los beneficios económicos y la calidad de los peces cultivados de esta manera son significativamente mejores que los de los diploides. Además, la poliploidía puede aumentar el contenido de carne y los nutrientes de la carne, dándole un sabor único y otras propiedades. Por ejemplo, la calidad y el sabor de la trucha arco iris triploide son significativamente mejores que los del salmón triploide del Atlántico; puede tolerar la hipoxia y adaptarse a ambientes con poco oxígeno, reduciendo así los costos de reproducción. En los Estados Unidos, las ostras triploides se han convertido en una especie importante en el cultivo de ostras y han alcanzado el nivel de producción comercial. En 1994, aproximadamente la mitad de las plántulas de ostras de la costa oeste de Estados Unidos eran triploides. Aunque la viabilidad de las ostras triploides es comparable a la de las diploides, sus cuerpos son entre 13 y 51 más grandes que los diploides. La tecnología de reproducción por inducción triploide de China también está en ascenso. El abulón, también conocido como abulón, es una de las ocho delicias de mariscos de fama mundial. Su caparazón es duro y grueso, y su caparazón se llama "casia", que se usa como medicina para los ojos. La carne de abulón es rica en nutrientes, deliciosa y puede mejorar la vista y la belleza; El interior de la concha de abulón es rico en brillo perlado y colorido, lo que la convierte en un material de alta calidad para tallar conchas y otras artesanías. La producción mundial de abulón es de aproximadamente 20.000 a 30.000 toneladas por año, pero la producción ha ido disminuyendo desde la década de 1970. Debido a una producción insuficiente, los precios del abulón siguen siendo altos. Los científicos chinos seleccionaron abulón abigarrado producido en la provincia de Taiwán para la inducción y el cultivo triploide. Después de años de esfuerzos, han logrado resultados fructíferos. El ciclo completo de producción, desde el vivero hasta el abulón comercial, sólo toma alrededor de 1 año o 14 meses, que es mucho más corto que el ciclo de crecimiento en áreas marinas naturales, lo que muestra una fuerte ventaja competitiva. En resumen, habrá perspectivas muy amplias para utilizar tecnología de reproducción poliploide para mejorar genéticamente especies económicas importantes como mariscos, camarones y peces en la acuicultura marina, y para cultivar nuevas especies con crecimiento rápido, alta calidad y fuerte resistencia al estrés.