Соматическая клетка каждого вида организмов имеет определенный набор хромосом, характеризующийся относительным постоянством соматической клетки, типичный для данной систематической группы животных или растений, называют кариотипом.
Индивидуальная характеристика хромосом в наборах у разных видов оказывается различной: у одних видов хромосомы преимущественно длинные, у других — короткие, но в одном и том же наборе хромосомы могут различаться по форме и размеру. Хромосомные наборы разных видов чрезвычайно различны как по форме, так и по размеру.
В соматических клетках число хромосом обычно в два раза больше, чем в зрелых половых клетках. Это объясняется тем, что половина хромосом приходит от материнского и половина от отцовского организма. Двойное число хромосом соматической клетки называют диплоидным числом, условно обозначают 2n. Половинное число хромосом в зрелых половых клетках называют гаплоидным числом и обозначают n.
Диплоидный набор метафазных хромосом в клетке Crepis Capillaris (2n = 6)
Так как хромосомы диплоидного набора происходят от двух родителей, то в наборе соматической клетки они должны быть парными. Это действительно так и есть. На рисунке приведена схема диплоидного набора хромосом. Парные хромосомы, одна из которых происходит от материнского организма, а другого — от отцовского, называют гомологичными. Как правило, гомологичные хромосомы данной пары морфологически неотличимы.
Количество хромосом в наборе не связано с уровнем организации животных и растений: примитивные формы могут иметь большее число хромосом, чем высокоорганизованные, и наоборот. Однако число и морфология хромосом в отдельных случаях могут служить показателем филогенетического родства видов. На этом принципе строится кариосистематика. Изучение кариосистематики в плане анализа происхождения видов составляет предмет исследования филогенетической цитогенетики.
Диплоидное число хромосом у некоторых животных и растений следующее:
Животные
- малярийный плазмодий — 2
- гидра пресноводная — 32
- планария — 16
- дождевой червь — 36
- садовая улитка — 24, 48
- лошадиная аскарида — 2,4
- речной рак — около 116
- клещ собачий — 28?
- саранча азиатская — 23
- таракан — 48
- головная вошь — 12
- оранжерейная тля — 12
- шелкопряд тутовый — 28, 56
- капустная белянка — 30
- пчела — 16, 32
- комар-пискун — 6
- плодовая мушка — 8
- домашняя муха — 12
- сазан — 104
- окунь — 28
- тритон — 24
- древесная лягушка, квакша — 24
- зеленая лягушка — 26
- ящерица прыткая — 38
- утка-кряква — 80
- голубь — 80
- куры домашние — 78
- кролик — 44
- мышь домовая — 40
- крыса серая — 42
- домашняя собака — 78
- лисица — 38
- домашняя кошка — 38
- крупный рогатый скот — 60
- домашняя коза — 60
- домашняя овца — 54
- кабан — 40
- осел — 66
- лошадь — 66
- шимпанзе — 48
- человек — 46
Растения
- пихта, ель, сосна, лиственница — 24
- мак снотворный — 22
- рапс, брюква — 38
- капуста огородная — 18
- шпинат — 12
- свекла обыкновенная — 18
- лен обыкновенный — 30
- огурец — 14
- липа сердцелистная — 82
- крыжовник — 16
- красная смородина — 16
- малина обыкновенная — 14, 21, 28
- вишня садовая — 32
- черешня — 16
- слива — 48
- абрикос — 16
- персик — 16
- яблоня — 34, 51
- груша — 34
- рябина обыкновенная — 34, 51, 68
- клевер луговой — 14
- люцерна посевная — 16, 32
- горох посевной — 14
- фасоль обыкновенная — 22
- белая акация — 20
- тополь черный (осокорь), осина — 38, 57
- ива — 38, 76
- ольха клейкая — 28, 56
- береза бородавчатая — 28, 42
- лещина обыкновенная (орешник) — 22
- дуб обыкновенный — 24
- бук — 24
- тут белый — 28
- хмель вьющийся — 20
- конопля посевная — 20
- виноград — 38, 57, 76
- грецкий орех — 32
- морковь огородная — 18
- ясень обыкновенный — 46
- цикорий — 18
- латук-салат — 18
- картофель — 48
- томат — 24
- перец — 48
- пшеница мягкая — 42
- рожь — 14+(0:8)B
- ячмень — 14
- овес — 42
- кукуруза — 20+(1:7)B
Хотя мы и говорим о постоянстве числа хромосом в наборе клетки для каждого вида организмов, однако следует отметить, что это постоянство является относительным. Поскольку на митоз и репродукцию хромосом возможно влияние как физиологического состояния организма, так и внешних условий, то число хромосом в клетке может изменяться. Ядро играет исключительно важную роль в метаболических процессах клетки, и поэтому клетки разных тканей даже одного организма в зависимости от выполняемой функции могут содержать разное число хромосом. Так, например, в клетках печени животных бывает большее, чем два, число наборов хромосом.
Закономерное отклонение от диплоидного числа хромосом имеет место в клетках эндосперма у цветковых растений. Вместо двойного набора (2n) эти клетки содержат тройной набор хромосом (3n).
Кроме того, установлено также, что у некоторых видов растений (кукуруза, рожь и др.), а также у животных, например у пресноводных тубеллярий, имеются так называемые добавочные к диплоидному числу хромосомы. В отличие от хромосом нормального диплоидного набора, названных М. Родсом хромосомами типа А, дополнительные хромосомы были названы типом В. Эти хромосомы в метафазе в отличие от основных (типа А) более интенсивно окрашиваются и имеют телоцентрическую форму. В анафазе не наблюдается равного распределения этих хромосом, поэтому в дочерние клетки попадает неравное их число. У кукурузы количество их в клетке может варьировать от 1 до 34.
В-хромосомы состоят преимущественно из гетерохроматина и генетически мало активны. Наличие небольшого числа В-хромосом заметно не сказывается на росте и морфологии растения, но накопление их в большом числе (более 10) вызывает депрессию роста, снижение плодовитости и различные аномалии в свойствах и признаках. Хотя генетическое и метаболическое значение В-хромосом не установлено, выяснено, однако, что у селекционных сортов (рожь, кукуруза) они встречаются в меньшем числе, чем у малокультурных форм тех же видов.
Кроме указанных двух типов хромосом, существует еще один тип, который имеет отношение к определению пола. Эти хромосомы называют половыми и обозначают как X- и Y-хромосомы.
Следует еще указать, что не только число, но и форма хромосом может изменяться в зависимости от физиологического состояния клетки и ее специализации, а также от воздействия внешних условий. Так, под влиянием холода или высокой температуры хромосомы укорачиваются, или, напротив, удлиняются. Под влиянием ионизирующей радиации и других воздействий хромосомы могут распадаться на фрагменты и выпадать из набора. Как указанные, так и другие случаи отклонения числа и формы хромосом от нормального диплоидного набора не дают основания отрицать правило постоянства числа и формы хромосом для каждого вида или даже экологической расы животных и растений.