Kodėl augalų hibridai yra sterilūs?

Augalų hibridai yra dviejų skirtingų taksonų ar rūšių augalų lytinio dauginimosi rezultatas. Ne visi augalų hibridai yra sterilūs, tačiau daugelis yra. Augalų hibridų sterilumas dažniausiai yra poliploidijos rezultatas, kuris atsiranda dėl nenormalaus ląstelių dalijimosi, o hibridinių palikuonių ląstelėse atsiranda daugiau nei du chromosomų rinkiniai. Hibridai gamtoje paprastai susidaro tarp artimų rūšių, tačiau žmonės taip pat sąmoningai komerciniais tikslais gamina sterilius hibridinius augalus.

Dauguma organizmų yra diploidiniai, o tai reiškia, kad jie turi du pilnus chromosomų rinkinius. Kai augalai turi papildomų chromosomų rinkinių, jie yra poliploidai. Poliploidija yra nelaimingų atsitikimų ląstelių dalijimosi rezultatas. Ląstelės turi dalytis, kad būtų gaminamos lytinės ląstelės (kiaušialąstės ir spermatozoidai), o įvykus nelaimingiems atsitikimams papildomi chromosomų rinkiniai gali sukurti hibridinių palikuonių poliploidinę būseną.

Hibridiniai augalai yra sterilūs, kai juose yra neteisingas chromosomų skaičius (kuris atsiranda dėl poliploidijos). Jei augale yra nevienodas chromosomų porų skaičius, jis negali gaminti subalansuotų lytinių ląstelių (kiaušialąstės ar spermos ląstelių) ir negalės susilaukti gyvybingų palikuonių.

Hibridizacija augaluose nebūtinai yra žalinga. Tiesą sakant, žmonės selektyviai augina daugelį augalų, norėdami sukurti hibridinius palikuonis, nes hibridizacija kartais gali pagerinti sėklų ar vaisių gamybą ar atsparumą ligoms. Hibridai taip pat dažnai pasižymi didesnėmis ir žaibiškesnėmis gėlėmis nei pirminės rūšys. Sterilūs hibridiniai vaisių augalai yra sąmoningai auginami, siekiant komerciniais tikslais užauginti vaisius be sėklų.

Ne visi augalų hibridai yra sterilūs. Poliploidiniai hibridai gamtoje paprastai formuojasi augaluose, o hibridiniai augalai gali būti derlingi, kai juos sukryžiuoja su kitais poliploidiniais augalais, turinčiais porinį chromosomų skaičių. Kad augalai būtų derlingi, jie turi sugebėti gaminti lytines ląsteles, kurių ląstelėse yra subalansuotas chromosomų skaičius.

Pagal 2009 m. Knygą „Kodėl evoliucija yra tiesa“, hibridizacija yra svarbus augalų evoliucinės įvairovės mechanizmas. Poliploidija augaluose yra svarbus simpatrinės spekuliacijos arba naujų rūšių išsišakojimo iš protėvių toje pačioje geografinėje vietovėje mechanizmas. Poliploidija lemia reprodukcinę izoliaciją nuo tėvų populiacijos, o tai reiškia, kad poliploidiniai augalai negali poruotis su motininiais augalais. Laikui bėgant, reprodukcinė izoliacija kartu su natūraliais genetinių mutacijų rodikliais, kurie pasitaiko visuose organizmų, gali atsirasti naujos augalų rūšies, kuri genetiškai skiriasi nuo protėvių rūšys.