¿Qué es un organismo poliploide y cómo influye en la genética y la evolución?

En este artículo se analiza en detalle el fenómeno de la poliploidía, abarcando su definición científica, su distribución en la naturaleza tanto en plantas como en animales, sus diferencias meióticas y sus aplicaciones en la mejora genética.

¿Qué es exactamente la poliploidía y cómo se clasifican los organismos poliploides?

En genética, la poliploidía se define como el fenómeno por el cual se originan células, tejidos u organismos con tres o más juegos completos de cromosomas de la misma o distintas especies, o con dos o más genomas de especies distintas. Dichas entidades se denominan poliploides. Si los genomas provienen de la misma especie ancestral, el organismo se clasifica como autopoliploide o autoploide; si provienen de dos o más especies ancestrales diferentes, se denomina alopoliploide o aloploide. Dependiendo del número de juegos cromosómicos completos, se categorizan como triploides (3n), tetraploides (4n), pentaploides (5n), hexaploides (6n) y sucesivos, donde n representa el número haploide.

¿Por qué la poliploidía es un fenómeno tan frecuente en plantas pero raro en animales?

La poliploidía es un suceso espontáneo en la naturaleza que se manifiesta con gran amplitud en plantas y algas, mientras que en animales y hongos es notablemente menos común. En el ámbito vegetal, se encuentra muy extendida dentro de las angiospermas y muestra correlación con la latitud geográfica. A menudo, las plantas poliploides exhiben el denominado fenotipo giga, caracterizado por un incremento en el tamaño general debido a un mayor número de células. En contraste, en animales superiores, factores como el complejo equilibrio de los cromosomas sexuales en la determinación del sexo (como la proporción X/A en insectos) y la inestabilidad en la diferenciación de tejidos limitan severamente la viabilidad y frecuencia de los linajes poliploides.

¿Cómo se comportan los cromosomas durante la mitosis y la meiosis en los poliploides?

La división celular mitótica en los individuos poliploides transcurre generalmente sin irregularidades notables que la distingan de la de los organismos diploides, lo cual facilita la estabilidad de la reproducción asexual. Sin embargo, la meiosis presenta diferencias sustanciales según el origen del organismo. En los autopoliploides, la presencia de múltiples copias de cada cromosoma homólogo propicia el apareamiento múltiple y la formación de multivalentes en la profase I, cuya posterior coorientación en la placa metafásica puede resultar en una segregación desigual y reducir la fertilidad de los gametos, especialmente en los triploides. En los alopoliploides, el comportamiento meiótico depende de la afinidad genética entre los genomas parentales.

¿Qué métodos citogenéticos permiten identificar con certeza a un individuo poliploide?

Para comprobar sin margen de error si un organismo es poliploide, resulta indispensable el uso de técnicas citogenéticas avanzadas, tales como los bandeos cromosómicos, la hibridación fluorescente in situ (FISH) y la observación directa del apareamiento meiótico. No obstante, en fases preliminares de estudio se pueden emplear indicadores indirectos, como el análisis de las características morfológicas, la correlación entre la ploidía y el tamaño celular tridimensional, y la relación numérica entre el número máximo de nucléolos y los juegos cromosómicos presentes en el núcleo.

De qué manera se aplica la poliploidía en la mejora genética agrícola y acuícola?

En la agricultura y la acuicultura, la inducción de la poliploidía mediante agentes químicos como la colchicina o la citocalasina B, así como mediante choques térmicos y de presión hidrostática, se utiliza para optimizar el rendimiento económico de ciertas especies. En plantas, ha permitido el desarrollo de variedades comerciales de frutos sin semillas, como sandías triploides, o el aprovechamiento de tejidos vegetativos en forrajeras. En el sector acuícola, la inducción de triploidía en peces y moluscos estériles redirige la energía metabólica hacia el crecimiento somático en lugar de a la reproducción, incrementando el peso comercial de los ejemplares.

Sources & Further Reading

• Marques, I., Loureiro, J., Draper, D., Castro, M., & Castro, S. (2018). How much do we know about the frequency of hybridisation and polyploidy in the Mediterranean region?. Plant Biology, 20, 21-37.
• Stebbins, G. L. (1950). Variation and evolution in plants. Columbia University Press.
• Ramsey, J. (1998). Pathways, Mechanisms, and Rates of Polyploid Formation in Flowering Plants. Annual Review of Ecology and Systematics, 29(1), 467-501.
• Schmid, M., Evans, B. J., & Bogart, J. P. (2015). Polyploidy in Amphibia. Cytogenetic and Genome Research, 145(3–4), 315-330.