Kāpēc augu hibrīdi ir sterili?

Augu hibrīdi ir divu dažādu taksonu vai sugu augu seksuālas reprodukcijas rezultāts. Ne visi augu hibrīdi ir sterili, bet daudzi ir. Sterilitāte augu hibrīdos visbiežāk ir poliploīdijas rezultāts, kas rodas patoloģiskas šūnu dalīšanās dēļ un kā rezultātā hibrīdo pēcnācēju šūnās rodas vairāk nekā divi hromosomu komplekti. Hibrīdi dabā parasti veidojas starp cieši saistītām sugām, taču cilvēki arī tīši komerciāliem nolūkiem ražo sterilus hibrīdaugus.

Lielākā daļa organismu ir diploīdi, kas nozīmē, ka viņiem ir divi pilni hromosomu komplekti. Ja augiem ir papildu hromosomu komplekti, tie ir poliploīdi. Poliploīdija ir negadījumu rezultāts šūnu dalīšanās laikā. Šūnām ir jādalās, lai iegūtu gametas (olšūnas un spermas šūnas), un, ja notiek nelaimes gadījumi, papildu hromosomu komplekti var radīt poliploīdu stāvokli hibrīdajos pēcnācējos.

Hibrīdie augi ir sterili, ja tiem ir nepareizs hromosomu skaits (kas izriet no poliploīdijas). Ja augam ir nevienmērīgs hromosomu pāru skaits, tas nespēj radīt līdzsvarotas gametas (olšūnas vai spermas šūnas) un nespēs radīt dzīvotspējīgus pēcnācējus.

Hibridizācija augos ne vienmēr ir kaitīga. Patiesībā cilvēki selektīvi audzē daudzus augus, lai radītu hibrīdu pēcnācējus, jo hibridizācija dažkārt var uzlabot sēklu vai augļu ražošanu vai izturību pret slimībām. Hibrīdi bieži izstāda arī lielākus un bezgaumīgākus ziedus nekā vecāku sugas. Sterilās hibrīdu augļu kultūras tiek apzināti ražotas, lai komerciālos nolūkos ražotu augļus bez sēklām.

Ne visi augu hibrīdi ir sterili. Poliploīdu hibrīdi dabā parasti veidojas augos, un hibrīdaugi var būt auglīgi, ja tos šķērso citi poliploīdie augi ar pāra skaitu hromosomu. Lai augi būtu auglīgi, tiem šūnās jāspēj ražot gametas ar līdzsvarotu hromosomu skaitu.

Saskaņā ar 2009. gada grāmatu “Kāpēc evolūcija ir patiesa”, hibridizācija ir svarīgs augu evolūcijas daudzveidības mehānisms. Poliploīdija augos ir svarīgs simpatriskās speciācijas jeb jaunu sugu atzarošanas mehānisms no senčiem tajā pašā ģeogrāfiskajā apgabalā. Poliploīdija rada reproduktīvo izolāciju no vecāku populācijas, kas nozīmē, ka poliploīdie augi nevar pāroties ar vecāku augiem. Laika gaitā reproduktīvā izolācija apvienojumā ar dabisko ģenētisko mutāciju ātrumu, kas notiek visās organismiem, var parādīties jauna augu suga, kas ģenētiski atšķiras no senču sugas.