Isogami egenskaper og typer

2002
Anthony Golden

De isogami det er et plante reproduktivt system der kjønnscellene er morfologisk like. Likhet forekommer i form og størrelse, og mannlige og kvinnelige kjønnsceller kan ikke skilles. Dette reproduktive systemet betraktes som forfedret. Det forekommer i forskjellige grupper av alger, sopp og protozoer.

De kjønnscellene som er involvert i isogami kan være mobile (ciliated) eller ikke. Foreningen deres skjer ved konjugasjon. Udifferensierte kjønnsceller smelter sammen og utveksler genetisk materiale.

Isogami. Modifisert fra M. Piepenbring [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Isogami kan være homotisk eller heterotisk. Det er homotisk når fusjonen oppstår mellom kjønnsceller som har samme genom. I heterotisk isogami har kjønnsceller en annen genetisk sammensetning.

Artikkelindeks

  • 1 Funksjoner
  • 2 typer
    • 2.1 Homotal isogami
    • 2.2 Heterotal isogami
  • 3 organismer med isogamiske kjønnsceller
    • 3.1 Modellorganismer
    • 3.2 Unntak fra regelen
  • 4 Isogami i alger
    • 4.1 Chlamydomonas
    • 4.2 Klosterium
    • 4.3 Brunalger
  • 5 Isogami i sopp
    • 5.1 Gjær
    • 5.2 Filamentøs sopp
  • 6 Isogami i protozoer
  • 7 Økologiske og evolusjonære konsekvenser
    • 7.1 Symmetrisk foreldreinvestering
    • 7.2 Evolusjon
  • 8 Referanser

Kjennetegn

Kilde: M. Piepenbring [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Reproduksjon ved isogami skjer ved konjugasjon. I dette beveger innholdet i en celle seg mot en annen og fusjon oppstår.

Prosesser med karigami (fusjon av kjerner) og plasmogami (fusjon av cytoplasma) er involvert. Somatisk celledifferensiering i seksuelle celler kan være assosiert med miljøforhold. Interaksjon med andre individer av samme art kan også påvirke.

Etter at differensiering har oppstått, må kjønnscellene finne og gjenkjenne andre kjønnsceller. I grupper der isogami forekommer, forekommer anerkjennelse og fusjon av kjønnsceller på forskjellige måter.

Kjønnsceller kan flagelleres eller ikke beveges. I noen tilfeller er de store, som i noen grønne alger.

Typer

Det er to typer isogami relatert til den genetiske sammensetningen av kjønnsceller.

Homotisk isogami

Spillet til et individ er konjugert med en annen fra samme klonale gruppe. I dette tilfellet anses selvgjødsling å forekomme.

Alle kjerner har samme genotype, og det er ingen interaksjon med en annen genotype. Somatiske celler skiller seg direkte inn i kjønnsceller.

Kjønnsceller dannes i klonale populasjoner, og senere fusjon oppstår for å danne zygoten.

Heterotal isogami

Kjønnsceller produseres i forskjellige individer, som har en annen genetisk sammensetning.

Det kreves at gameter har genetisk kompatibilitet for at fusjon skal oppstå. To typer gameter dannes vanligvis. "Pluss" og "minus" som er kompatible med hverandre.

Den gametangiale cellen (som produserer kjønnscellen) av den ene typen danner et par med den for den andre typen. Disse gjenkjennes gjennom kjemisk kommunikasjon som i noen tilfeller involverer feromonproduksjon.

Organismer med isogamiske kjønnsceller

Tilstanden til isogami ser ut til å dominere i encellede organismer, mens anisogami er nesten universell for flercellede eukaryoter. I de fleste eukaryote linjer av encellede organismer er kjønnscellene like store, og vi skiller ikke mellom menn og kvinner..

Modellorganismer

I eukaryoter er det et betydelig antall arter med isogamiske kjønnsceller. Imidlertid vil vi bare nevne slektene som dukker opp konstant i den biologiske litteraturen - selv om det er mange flere..

Den velkjente sosiale amøben av arten Dictyostelium discoideum, vanlig gjær bruker vi til å lage mat Saccharomyces cerevisiae og den protozoan parasitten som forårsaker søvnkvalme Trypanosoma brucei er alle eksempler på organismer med identiske kjønnsceller.

I grønne alger er isogami et vanlig fenomen. Det er faktisk to typer isogami i disse organismer.

Noen arter produserer relativt mellomstore kjønnsceller med et fototaktisk system representert av en øye flekk. Andre arter har samme kjønnsceller, men mye mindre enn i forrige tilfelle. Dessuten mangler de øye flekken.

Unntak fra regelen

Imidlertid er det ikke mulig å gjøre en så radikal observasjon og begrense isogamiske gameter til encellede linjer og anisogamic til flercellede vesener..

Faktisk presenterer planter noen unntak fra denne regelen, siden koloniale grønne alger som Pandorina, Volvulina Y Yamagishiella presentere tilstanden til isogami.

Det er også unntak i motsatt retning, siden det er encellede organismer, for eksempel grønne alger av ordenen Bryopsidales som presenterer forskjellige kjønnsceller..

Isogami i alger

I alger er det observert tilstedeværelsen av to typer kjønnsceller assosiert med isogami.

I noen grupper er kjønnscellene middels store og har fototaksmekanismer. Det er en øye flekk som stimuleres av lys.

De er generelt assosiert med tilstedeværelsen av kloroplaster og evnen til å akkumulere reserve stoffer. I andre tilfeller er kjønnsceller veldig små og har ikke et øye..

Seksuell reproduksjon i isogami alger forekommer annerledes.

Chlamydomonas

Det er en gruppe encellede grønne alger, med to flageller. Den presenterer heterotisk isogami. Homotisk isogami kan forekomme hos noen arter.

Haploide vegetative celler skiller seg ut i kjønnsceller når nitrogenforholdene øker i mediet. Det er to typer gameter, med forskjellige genetiske komplement.

Kjønnsceller produserer agglutininer (adhesjonsmolekyler) som fremmer feste av flagella. Etter fusjon gir de to kjønnsceller den genetiske informasjonen som er nødvendig for utvikling av embryoet.

Klosterium

Disse alger tilhører Charyophyta-divisjonen. De er encellede. De presenterer homotisk og heterotisk isogami.

Spillceller er ikke mobile. I dette tilfellet, når kjønnscellene stammer, dannes en konjugasjonspapilla. Cytoplasmer frigjøres ved brudd på celleveggen.

Deretter forekommer fusjonen av protoplasmene i begge kjønnsceller og zygoten dannes. Kjemisk tiltrekning mellom de forskjellige genetiske typene anses å forekomme i heterotisk isogami.

Brune alger

De er flercellede organismer, med flagellate isogame kjønnsceller. Andre grupper reproduserer ved anisogami eller oogamy.

Kjønnsceller er morfologisk de samme, men de oppfører seg annerledes. Det er arter der kvinnetypen frigjør feromoner som tiltrekker mannstypen.

I andre tilfeller beveger en type gamete seg i en kort periode. Så inntak flagellum og slipp feromoner. Den andre typen beveger seg over lengre tid og har en feromon signalreseptor.

Isogami i sopp

Både homotiske og heterotiske typer er isogami. I de fleste tilfeller er anerkjennelse av kjønn forbundet med produksjon av feromoner.

Gjær

I forskjellige encellede grupper som Saccharomyces, gameter skiller seg som svar på en endring i sammensetningen av kulturmediet. Somatiske celler deler seg ved meiose under visse forhold, for eksempel lave nitrogennivåer..

Kjønnsceller med ulik genetisk sammensetning gjenkjennes av feromonsignaler. Cellene danner fremspring mot kilden til feromoner og slutter seg til apices. Kjernene til begge kjønnsceller migrerer til de smelter sammen og danner en diploid celle (zygote).

Filamentøse sopp

De er flercellede organismer. De presenterer hovedsakelig heterotiske systemer. Under seksuell utvikling danner de donor (mann) og mottakelig (kvinnelig) struktur.

Cellefusjon kan forekomme mellom en hyfa og en mer spesialisert celle eller mellom to hyfer. Oppføringen av donorkjernen (hann) i hyfaen, stimulerer utviklingen av en fruktende kropp.

Kjerner smelter ikke umiddelbart. Den fruktende kroppen danner en dikaryotisk struktur, med kjerner med ulik genetisk sammensetning. Deretter smelter kjernene sammen og deler seg ved meiose.

Isogami i protozoer

Isogamy forekommer i flagellate encellede grupper. Disse ciliated organismer etablerer cytoplasmisk forbindelse mellom kjønnsceller i spesialiserte områder av plasmamembranen..

De cilierte gruppene har to kjerner, en makronukleus og en mikronukleus. Makronukleus er den somatiske formen. Den diploide mikrokjernen deler seg med meiose og danner kjønnscellen.

De haploide kjernene byttes ut av en cytoplasmatisk bro. Deretter blir cytoplasmene i hver celle gjenopprettet og de gjenvinner sin autonomi. Denne prosessen er unik innen eukaryoter.

Euplots Spesifikke feromoner av hver genetiske type produseres. Celler stopper somatisk vekst når de oppdager et feromon med forskjellig genetisk sammensetning.

For arter av Dileptus gjenkjennelsesmolekyler presenteres på celleoverflaten. Kompatible kjønnsceller er bundet av adhesjonsproteiner i cilia.

Paramecium gjenkjennelsesstoffer produseres mellom kompatible kjønnsceller. Disse stoffene fremmer foreningen av kjønnsceller, så vel som deres vedheft og påfølgende fusjon..

Økologiske og evolusjonære konsekvenser

Symmetrisk foreldreinvestering

I evolusjonær biologi er foreldrenes investering et av de mest diskuterte temaene når vi snakker om komplekse organismer (som pattedyr). Dette konseptet ble utviklet av den fremtredende biologen Sir Ronald Fisher i sin bok "Den genetiske teorien om naturlig seleksjon”, Og innebærer foreldrenes utgifter til avkomets velferd.

Likhet i kjønnsceller innebærer at foreldrenes investeringer vil være symmetriske for begge organismer som er involvert i den reproduktive hendelsen..

I motsetning til anisogamysystemet, der foreldrenes investeringer er asymmetriske, og det er den kvinnelige gameten som gir det meste av de ikke-genetiske ressursene (næringsstoffer osv.) For zygote-utvikling. Med utviklingen av systemer som presenterer dimorfisme i kjønnsceller, utviklet det seg også asymmetri i foreldreorganismer.

Utvikling

I følge bevisene og reproduksjonsmønstrene som vi finner hos moderne arter, virker det logisk å betrakte isogami som den forfedres tilstand, som dukker opp i de første stadiene av seksuell reproduksjon..

I flere linjer av flercellede organismer, som planter og dyr, har et differensielt reproduksjonssystem uavhengig utviklet seg, der kvinnelige kjønnsceller er store og urørlige og de mannlige er små og med evnen til å bevege seg til eggstokken..

Selv om de presise banene for endring fra en isogamic til en anisogamic tilstand ikke er kjent, har flere teorier blitt formulert..

Teori 1

En av dem fremhever en mulig avveining mellom størrelsen på kjønnscellene og deres antall. I følge dette argumentet er opprinnelsen til anisogami en evolusjonært stabil strategi forårsaket av forstyrrende utvalg i søket etter zygotens effektivitet og overlevelse..

Teori 2

En annen teori søker å forklare fenomenet som en måte å kompensere for en immobil celle (eggcellen) med mange celler med evne til å bevege seg (sædceller)..

Teori 3

Et tredje syn forklarer genereringen av anisogami som en adaptiv egenskap for å unngå konflikter mellom kjernen og cytoplasmaet på grunn av den uniparental arv av organellene..

Referanser

  1. Hadjivasiliou Z og A Pomiankowski (2016) Gamete signalering ligger til grunn for utviklingen av parringstyper og deres antall. Phil. Trans. R. Soc. B 371: 1-12.
  2. Lehtonen J, H Kokko og GA Parker (2016) Hva lærer isogame organismer oss om sex og de to kjønnene?. Trans. R. Soc. B 371: 20150532.
  3. Ni M, M Fererzaki, S Sun, X Wang og J Heitman (2011) Sex i sopp. Annu. Pastor Genet. 45: 405-430.
  4. Togashia T, JL Bartelt, J Yoshimura, K Tainakae og PA Cox (2012) Evolusjonære baner forklarer den diversifiserte utviklingen av isogami og anisogami i marine grønne alger. Proc Natl Acad Sci 109: 13692-13697.
  5. Tsuchikane Y. M Tsuchiya, F Hinka, H Nozaki og H Sekimoto (2012) Zygospore-dannelse mellom homotalliske og heterotalliske stammer av Klosterium. Sex Plant Reprod 25: 1-9.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.