IZGAMIJA: RAKSTURLIELUMI UN VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

Isogamy ir augu reproduktīvā sistēma, kur gametas ir morfoloģiski līdzīgas. Līdzība notiek pēc formas un lieluma, un vīriešu un sieviešu dzimuma šūnas nevar atšķirt. Šī reproduktīvā sistēma tiek uzskatīta par senču. Tas notiek dažādās aļģu, sēnīšu un vienšūņu grupās.

Izogamijā iesaistītās gametas var būt mobilas (ciliētas) vai nē. Tā pati savienība rodas konjugācijas ceļā. Nediferencētas dzimumšūnas saplūst un apmainās ar ģenētisko materiālu.

Isogamy. Modificēts no M. Piepenbring, izmantojot Wikimedia Commons

Izomāmija var būt homotālija vai heterotalija. Tas notiek homotāli, ja saplūšana notiek starp gametām, kurām ir tāds pats genoms. Heterotātiskā izogamijā gametām ir atšķirīgs ģenētiskais sastāvs.

raksturojums

Avots: M. Piepenbrings

Reprodukcija ar izogamiju notiek konjugācijas ceļā. Šajā laikā vienas šūnas saturs pāriet citā un notiek saplūšana.

Tiek iesaistīti karigāmijas (kodolu saplūšana) un plazmogamijas (citoplazmas saplūšana) procesi. Somatisko šūnu diferenciācija seksuālajās šūnās var būt saistīta ar vides apstākļiem. Var ietekmēt arī mijiedarbība ar citiem vienas sugas indivīdiem.

Pēc diferenciācijas gametām jāatrod un jāpazīst citas dzimuma šūnas. Grupās, kur notiek izogamija, gametu atpazīšana un saplūšana notiek dažādos veidos.

Dzimumšūnas var būt flagellated vai nekustīgas. Dažos gadījumos tie ir lieli, tāpat kā dažās zaļajās aļģēs.

Veidi

Ir divu veidu izogamija, kas saistīti ar gametu ģenētisko uzbūvi.

Homotāļu izoāmija

Indivīda gameta tiek konjugēta ar citu tās pašas klonās grupu. Šajā gadījumā tiek uzskatīts, ka notiek pašapaugļošanās.

Visiem kodoliem ir vienāds genotips un nav mijiedarbības ar atšķirīgu genotipu. Somatiskās šūnas diferencējas tieši dzimuma šūnās.

Gametes veidojas klonu populācijās, un vēlāk notiek saplūšana, veidojot zigotu.

Heterotālijas izogamija

Gametes tiek ražotas dažādiem indivīdiem, kuriem ir atšķirīgs ģenētiskais sastāvs.

Lai nodrošinātu saplūšanu, gametām ir jābūt ģenētiskai savietojamībai. Parasti veidojas divu veidu gametas. "Plus" un "mīnus", kas ir savstarpēji savietojami.

Viena tipa gametangiāla šūna (kas ražo gametu) veido pāri ar otra tipa gametangialu. Tie tiek atzīti, izmantojot ķīmiskus sakarus, kas dažos gadījumos ir saistīti ar feromonu ražošanu.

Organismi ar izogamiskām gametām

Šķiet, ka vienšūnu organismos dominē izoāmijas stāvoklis, savukārt daudzšūnu eikariotiem anisogamija ir gandrīz universāla. Lielākajā daļā vienšūnu organismu eikariotu paaudzes gametas ir vienāda lieluma, un mēs neatšķiram vīriešus un sievietes.

Organismi ar paraugu

Eikariotos ir ievērojams skaits sugu ar izogamiskām gametām. Tomēr mēs pieminēsim tikai tās ģintis, kuras pastāvīgi parādās bioloģiskajā literatūrā - lai arī to ir daudz vairāk.

Dictyostelium discoideum sugas labi zināmā sociālā amēba, parastais raugs, ko izmantojam Saccharomyces cerevisiae ražošanā, un vienšūņu parazīts, kas izraisa miega slimības Trypanosoma brucei, ir visi organismu piemēri ar identiskām gametām.

Zaļajās aļģēs izogamija ir izplatīta parādība. Faktiski šajos organismos ir divu veidu izogamija.

Dažas sugas ražo salīdzinoši vidēja lieluma dzimumšūnas ar fototaktisko sistēmu, ko attēlo acs plankums. Citām sugām ir vienādas gametas, bet daudz mazākas nekā iepriekšējā gadījumā. Arī viņiem trūkst acu vietas.

Izņēmumi no noteikuma

Tomēr nav iespējams veikt tik radikālus novērojumus un aprobežot izogamiskās gametas ar vienšūnu līnijām un anisogamiskās ar daudzšūnu būtnēm.

Patiešām, augi rada dažus izņēmumus no šī noteikuma, jo tādu koloniālo zaļo aļģu ģints kā Pandorina, Volvulina un Yamagishiella rada izogamijas stāvokli.

Ir arī izņēmumi pretējā virzienā, jo ir vienšūnu organismi, piemēram, Bryopsidales kārtas zaļās aļģes, kas satur dažādas gametas.

Izogamija aļģēs

Aļģēs ir novērota divu veidu dzimumšūnu klātbūtne, kas saistīta ar izogamiju.

Dažās grupās gametas ir vidēja lieluma un tām ir fototakses mehānismi. Ir acu vieta, ko stimulē gaisma.

Parasti tos saista ar hloroplastu klātbūtni un spēju uzkrāt rezerves vielas. Citos gadījumos gametas ir ļoti mazas un tām nav acu vietas.

Seksuālā reprodukcija izogamijas aļģēs notiek atšķirīgi.

Chlamydomonas

Tā ir vienšūnu zaļo aļģu grupa, kurai ir divas flagellas. Tas atspoguļo heterotālijas izogamiju. Dažās sugās var rasties homotāļu izogamija.

Haploīdās veģetatīvās šūnas diferencējas dzimuma šūnās, kad barotnē palielinās slāpekļa apstākļi. Ir divu veidu gametas, ar dažādiem ģenētiskiem papildinājumiem.

Gametes ražo agliutinīnus (adhēzijas molekulas), kas veicina flagellas piestiprināšanos. Pēc saplūšanas abas gametas nodrošina ģenētisko informāciju, kas nepieciešama embrija attīstībai.

Klosterijs

Šīs aļģes pieder Charyophyta sadalījumam. Tās ir vienšūnas. Viņi uzrāda homotāļu un heterotāliju izogamiju.

Gametes nav mobilas. Šajā gadījumā, kad dzimuma šūnas rodas, veidojas konjugācijas papilla. Citoplazmas izdalās, sadalot šūnas sienu.

Vēlāk notiek abu gametu protoplazmu saplūšana un veidojas zigota. Tiek uzskatīts, ka ķīmiskā pievilcība starp dažādiem ģenētiskajiem tipiem notiek heterotālijas izogamijā.

Brūnās aļģes

Tie ir daudzšūnu organismi, kuriem ir izogamiskas gametas. Citas grupas reproducē ar anisogamy vai oogamy.

Gametes ir morfoloģiski vienādas, taču tās uzvedas atšķirīgi. Ir sugas, kurās sievišķais tips izdala feromonus, kas piesaista vīriešu tipu.

Citos gadījumos viena veida gametas īsu brīdi pārvietojas. Pēc tam norij flagellum un atbrīvo feromonus. Otrs tips pārvietojas ilgāku laiku, un tam ir feromonu signāla uztvērējs.

Isogamija sēnītēs

Notiek gan homotāļu, gan heterotāļu tipa izogamija. Vairumā gadījumu gametu atpazīšana ir saistīta ar feromonu ražošanu.

Raugi

Vairākās vienšūnu grupās, piemēram, Saccharomyces, gametas diferencējas, reaģējot uz barotnes sastāva izmaiņām. Noteiktos apstākļos, piemēram, ar zemu slāpekļa līmeni, somatiskās šūnas dalās meiozes ceļā.

Gametas ar atšķirīgu ģenētisko grimu atpazīst pēc feromonu signāliem. Šūnas veido izvirzījumus pret feromonu avotu un pievienojas to smailēm. Abu gametu kodoli migrē, līdz tie saplūst un veido diploīdu šūnu (zigotu).

Filamentous sēnes

Tie ir daudzšūnu organismi. Tie galvenokārt pārstāv heterotālijas sistēmas. Seksuālās attīstības laikā tās veido donoru (vīriešu) un uztverošas (sievietes) struktūras.

Šūnu saplūšana var notikt starp hypha un vairāk specializētu šūnu vai starp divām hyphae. Donora kodola (vīrieša) iekļūšana hypha, stimulē augļa ķermeņa attīstību.

Kodoli uzreiz nesaplūst. Augļu ķermenis veido dikariotu struktūru, ar dažādu ģenētisko veidojumu kodoliem. Pēc tam kodoli saplūst un sadalās pa mejozi.

Izgamija vienšūņos

Izogāmija notiek flagellate vienšūnu grupās. Šie ciliētie organismi nodibina citoplazmas savienojumu starp gametām specializētās plazmas membrānas zonās.

Izliektajām grupām ir divi kodoli, makrokodols un mikrokodols. Makrokodols ir somatiskā forma. Diploīdais mikrokodols dalās ar meiozi un veido gametu.

Haploīdos kodolus apmaina citoplazmas tilts. Pēc tam katras šūnas citoplazmas tiek atjaunotas, un tās atgūst autonomiju. Šis process ir unikāls eikariotos.

Euplotes tiek ražoti specifiski katra ģenētiskā tipa feromoni. Šūnas pārtrauc somatisko augšanu, kad tās atklāj dažādu ģenētisko kosmētiku feromonus.

Dileptus sugām atpazīšanas molekulas atrodas uz šūnas virsmas. Saderīgos gametus saista adhēzijas olbaltumvielas ciliā.

Paramecijā atpazīšanas vielas ražo starp saderīgām gametām. Šīs vielas veicina dzimuma šūnu savienību, kā arī to adhēziju un sekojošu saplūšanu.

Ekoloģiskās un evolūcijas sekas

Simetrisks vecāku ieguldījums

Evolūcijas bioloģijā viena no visvairāk apspriestajām tēmām, runājot par sarežģītiem organismiem (piemēram, zīdītājiem), ir vecāku ieguldījums. Šo koncepciju izstrādāja ievērojamais biologs Sers Ronalds Fišers savā grāmatā "Dabiskās atlases ģenētiskā teorija", un tā ietver vecāku izdevumus par jauniešu labklājību.

Vienlīdzība gametās nozīmē, ka vecāku ieguldījums būs simetrisks abiem reproduktīvajā notikumā iesaistītajiem organismiem.

Atšķirībā no anisogamijas sistēmas, kur vecāku ieguldījums ir asimetrisks, un tieši sievietes gametas nodrošina lielāko daļu ģenētisko resursu (barības vielas utt.) Zigotu attīstībai. Attīstoties sistēmām, kas savās dzimumšūnās demonstrē dimorfismu, vecāku organismos attīstījās arī asimetrija.

Evolūcija

Saskaņā ar pierādījumiem un reprodukcijas modeļiem, kas atrodami mūsdienu sugās, šķiet loģiski uzskatīt izogamiju par senču stāvokli, kas parādās pirmajās seksuālās reprodukcijas stadijās.

Vairākās daudzšūnu organismu paaudzēs, piemēram, augos un dzīvniekos, patstāvīgi ir attīstījusies diferenciālā reprodukcijas sistēma, kurā sieviešu dzimuma gametas ir lielas un nekustīgas, vīriešu kārtas - mazas un tām ir iespējas pārvietoties uz olšūnu.

Lai arī precīzas pārmaiņu trajektorijas no izogamiska uz anisogamisku stāvokli nav zināmas, ir formulētas vairākas teorijas.

1. teorija

Viens no tiem uzsver iespējamo kompromisu starp gametu lielumu un to skaitu. Saskaņā ar šo argumentu anizāmijas izcelsme ir evolucionāri stabila stratēģija, ko izraisa traucējoša atlase, meklējot efektivitāti un zigota izdzīvošanu.

2. teorija

Cita teorija mēģina izskaidrot šo parādību kā veidu, kā kompensēt nekustīgu šūnu (olšūnu) ar daudzām šūnām ar spēju kustēties (spermu).

3. teorija

Trešais skats izskaidro anisogamijas ģenerēšanu kā adaptīvu īpašību, lai izvairītos no konfliktiem starp kodolu un citoplazmu, kas rodas no organellu viendabīgās mantošanas.

Atsauces

1. Hadjivasiliou Z un A Pomiankowski (2016) Gamete signālierīces ir pamatā pārošanās veidu un to skaita evolūcijai. Fils. Trans. R. Soc., B 371: 1-12.
2. Lehtonen J, H Kokko un GA Parker (2016) Ko isogamēti organismi māca mums par seksu un abiem dzimumiem ?. Trans. R. Soc., B 371: 20150532.
3. Ni M, M Fererzaki, S Sun, X Wang un J Heitman (2011) Sekss sēnēs. Annu. Ģen. 45: 405-430.
4. Togashia T, JL Bartelt, J Yoshimura, K Tainakae un PA Cox (2012) Evolūcijas trajektorijas izskaidro izogamijas un anisoigāmijas daudzveidīgo evolūciju jūras zaļajās aļģēs. Proc Natl Acad Sci 109: 13692-13697.
5. Tsuchikane Y. M Tsuchiya, F Hinka, H Nozaki un H Sekimoto (2012) Zygospore veidošanās starp homoteru un heterotalniskajiem Closterium celmiem. Seksa augu reprod 25: 1-9.