מדוע היברידיות מהצומח סטריליות?

כלאיים צמחיים הם תוצאה של רבייה מינית בין צמחים משני מוניות או מינים שונים. לא כל כלאיים הצמחיים הם סטריליים, אך רבים מהם. סטריליות בהיברידי צמחים היא לרוב תוצאה של פוליפלואידיות, המתרחשת בגלל חלוקת תאים חריגה ומביאה ליותר משתי קבוצות של כרומוזומים בתאי הצאצאים ההיברידיים. היברידיות נוצרות בדרך כלל בטבע בין מינים קרובים זה לזה, אך בני אדם מייצרים גם צמחים היברידיים סטריליים בכוונה למטרות מסחריות.

רוב האורגניזמים הם דיפלואידים, כלומר יש להם שתי קבוצות שלמות של כרומוזומים. כאשר לצמחים יש סטים נוספים של כרומוזומים, הם פוליפלואידים. פוליפלואידיה היא תוצאה של תאונות במהלך חלוקת התאים. תאים חייבים להתחלק על מנת ליצור גמונים (תאי ביצה וזרע) וכאשר מתרחשות תאונות, קבוצות נוספות של כרומוזומים יכולות ליצור מצב פולי-פלואידי אצל הצאצאים ההיברידיים.

צמחים היברידיים הם סטריליים כאשר יש להם מספר שגוי של כרומוזומים (הנובעים מפולי-פלואידיות). אם לצמח יש מספר לא אחיד של זוגות כרומוזומים, הוא לא יכול לייצר גמטות מאוזנות (תאי ביצה או זרע) ולא יוכל לייצר צאצאים בני קיימא.

הכלאה בצמחים אינה בהכרח מזיקה. למעשה, בני אדם מגדלים באופן סלקטיבי צמחים רבים במטרה ליצור צאצאים היברידיים מכיוון שהכלאה יכולה לפעמים לשפר את ייצור הזרעים או הפירות או עמידות בפני מחלות. לעתים קרובות היברידיות מפגינות פרחים גדולים ומהבהבים יותר ממין ההורה. גידולי פירות היברידיים סטריליים מיוצרים בכוונה על מנת לייצר פירות ללא זרעים למטרות מסחריות.

לא כל כלאיים הצמחיים הם סטריליים. כלאיים פוליפלואידים בדרך כלל נוצרים בטבע בצמחים, וצמחים היברידיים יכולים להיות פוריים כאשר הם חוצים צמחים פוליפלואידים אחרים עם מספר אחיד של כרומוזומים. על מנת שצמחים יהיו פוריים, עליהם להיות מסוגלים לייצר תאים עם מספר מאוזן של כרומוזומים.

על פי הספר "מדוע האבולוציה אמיתית" משנת 2009, הכלאה היא מנגנון חשוב במגוון האבולוציוני בצמחים. פוליפלואידיות בצמחים היא מנגנון חשוב לתיאור סימפטרי, או הסתעפות של מינים חדשים מאלה באבות באותו אזור גיאוגרפי. פוליפלואידי מביא לבידוד רבייה מאוכלוסיית ההורים, מה שאומר שצמחי הפוליפלואיד אינם יכולים להזדווג עם צמחי האב. לאורך זמן, בידוד רבייה, בשילוב עם שיעורי מוטציה גנטיים טבעיים המתרחשים אצל כולם אורגניזמים, עלולים לגרום להופעת זן חדש של צמח המבדל גנטית מ- מינים אבותיים.