In molte specie di piante e in pochi animali è stato documentato un raddoppiamento spontaneo dei cromosomi (poliploidia). Si tratta di un fattore molto importante nell'evoluzione delle angiosperme (piante con fiore). Si ritiene che l'80% di tutte le specie di angiosperme sia poliploide e rappresenti un meccanismo di speciazione estremamente rapida in grado di spiegare l'apparizione di molti ritrovamenti fossili di piante e la loro notevole diversità attuale (circa 235000 specie).
Il corredo cromosomico degli organismi è definito diploide (2n) perchè ogni cromosoma presenta un omologo con le identiche sequenze nucleotidiche, e quindi si parla di coppie di cromosomi. In ogni nucleo cellulare, appena prima della divisione, sono presenti 2 set di cromosomi. Prima della divisione cellulare, invece, il DNA si presenta come un lungo filamento avvolto a gomitolo; il DNA è in grado di replicare se stesso (si veda anche un'altra mia risposta a proposito (http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=13384) e creare una copia fedele con le medesime sequenze genetiche. Durante la divisione cellulare, che può condurre alla creazione di una cellula figlia identica (mitosi), oppure alla formazione dei gameti (meiosi) – grazie anche all'ausilio della proteina cromatina – il DNA si condensa sotto forma di strutture chiamate appunto cromosomi. I gameti (spermatozoi ed ovuli negli animali, polline ed ovuli nelle piante) presentano un corredo cromosomico aploide (n), perchè durante la meiosi si verifica la separazione dei cromosomi omologhi. Per esempio, il corredo diploide cromosomico di ogni cellula somatica nella specie umana è di 46 cromosomi, mentre negli spermatozoi e negli ovuli il loro numero è dimezzato a 23.
Il processo che porta a possedere più di 2 set di cromosomi viene definito poliploidia. Genitori di due specie diverse di piante molto simili possono ibridarsi e in alcuni casi generare una prole poliploide fertile con corredi multipli di cromosomi (allopoliploidia). Questo può verificarsi se il numero di cromosomi raddoppia spontaneamente prima della meiosi.
Negli animali, l'ibridazione tra specie molto correlate porta quasi sempre alla formazione di una progenie non vitale; se viene prodotta prole in genere si tratta di individui sterili. Questo di verifica a causa di problemi che intervengono durante la meiosi che crea dei gameti anormali. La sterilità dell'ibrido è particolarmente frequente quando le due specie parentali hanno un diverso numero di cromosomi. Per esempio, il mulo deriva dall'incrocio tra una femmina di cavallo (2n = 64) e un maschio di asino (2n = 62); questo tipo di unione porta ad una figliolanza sterile (2n = 63) perchè l'appaiamento dei cromosomi omologhi durante la meiosi e la segregazione non possono avvenire in modo corretto.
L'allopoliploidia tra piante, al contrario, può produrre un ibrido interspecifico fertile poiché la condizione poliploide garantisce le coppie di cromosomi omologhi necessarie per l'appaiamento durante la meiosi e la loro segregazione nei gameti (vedi fig. 1). Un ibrido allopoliploide può riprodursi per autofecondazione o con un individuo simile. Se nella popolazione allopoliploide le pressioni selettive sono tali da conferire una fitness superiore rispetto a una o a entrambe le specie parentali per tutto o parte del territorio originale della/e specie originaria/e, allora la specie ibrida può rimpiazzarla/e. Un esempio viene offerto da un gruppo di specie, dette collettivamente ortiche della canapa, presenti nelle zone temperate d'Europa e dell'Asia. Un ortica della canapa della specie Galeopsis tetrahit (2n = 32) è un allopoliploide naturale che si pensa si sia formato dall'ibridazione di due specie, G.pubescens (2n = 16) e G.speciosa (2n = 16). Questo processo si è verificato in natura, ma è stato anche replicato sperimentalmente.
fig. 1