Was ist das Haploide?
Haploide Zellen sind Zellen, die nur aus einem Chromosomenpaar bestehen. Dabei handelt es sich um Strukturen im Zellkern, die genetische Informationen enthalten, die für die Übertragung von Erbmerkmalen auf Nachkommen verantwortlich sind. Während die meisten adulten Zellen in Eukaryonten-Organismen diploid sind und jeweils zwei Chromosomensätze besitzen, bestehen erwachsene Männchen in der Insektenreihenfolge der Hymenoptera aus haploiden Zellen. Spermien und Eizellen in den meisten Organismen sind ebenfalls haploider Natur, bis sie sich im Befruchtungsprozess vereinigen und diploid werden.
Chromosomeninformationen werden verwendet, um eine Art zu verewigen, und diese Informationen werden zusammengeführt, wenn männliche und weibliche Geschlechtszellen vereint sind, sodass die gemeinsamen genetischen Informationen beider Elternteile den Nachkommen zugute kommen können, indem sie viele potenziell dominante Merkmale bieten. Einige Nachkommen benötigen jedoch nicht diese genetische Information, um ihre Funktion zu erfüllen. Männliche Wespen, Ameisen und Bienen enthalten nur haploide Zellen, da sie aus unbefruchteten Eiern zu Erwachsenen heranwachsen. Auch bei bestimmten Pilz- und Algenarten sind haploide Zellstrukturen die Norm.
Pflanzen haben die Möglichkeit, zwischen einem haploiden und einem diploiden oder einem doppelten haploiden Zustand zu wechseln. Dies ist heute ein wichtiges Merkmal der Pflanzenzüchtung, um die genetischen Merkmale von Kulturen wie Gerste, Tabak und Raps zu kontrollieren. Mehr als 250 Pflanzenarten wurden gentechnisch so verändert, dass sie unter Verwendung von Methoden der ungeschlechtlichen Fortpflanzung oder Parthenogenese Doppelhaploide sind, um Nachkommen ohne Befruchtung zu produzieren und unerwünschte Chromosomen zu beseitigen. Einer der zusätzlichen Vorteile von doppelt haploiden Pflanzen besteht darin, dass ihre Nachkommen genetisch mit den Elternpflanzen identisch sind, wodurch Abweichungen in den Kulturen auf der ganzen Linie eliminiert werden, wenn die traditionelle diploide Reproduktion stattfindet.
Einer der Nachteile von haploiden Organismen, ob natürlich oder gentechnisch verändert, ist, dass, wenn sich herausstellt, dass ein Gen defekt ist, es keine identische Kopie davon gibt, um seine Funktion an seiner Stelle zu erfüllen, wie dies bei diploiden Zellen der Fall ist. Jedes Gen in einem haploiden Organismus wird effektiv exprimiert, indem es entweder seine Funktion ordnungsgemäß ausführt oder die Gesundheit und Lebensfähigkeit des Organismus negativ beeinflusst. Bei der Untersuchung von haploiden Hefekulturen lässt sich jedoch auch nachweisen, dass die Mutationsrate in Organismen in diploiden Zellen tatsächlich doppelt so hoch ist, da haploide Zellen nur halb so viele Gene aufweisen, die mutieren können.
Die Evolutionsbiologie erforscht seit einiger Zeit die Ursache für die Dominanz diploider und sexueller Zellen gegenüber asexueller Fortpflanzung. Untersuchungen zufolge sind haploide Organismen seltener, nicht weil sie anfälliger für Umweltbelastungen sind, sondern weil haploide Organismen über nachfolgende Generationen hinweg ihre Fortpflanzungsfähigkeit verlieren. Die sexuelle Fitness ist daher wahrscheinlich der Hauptgrund dafür, dass Haploide in der Natur selten sind, obwohl sie weniger anfällig für die schädlichen Mutationen sind, die Diploide eingehen können.