IZOGAMIJA: CHARAKTERISTIKOS IR TIPAI - BIOLOGIJA - 2025

Isogamy yra augalas, reprodukcinės sistemos, kurioje lytinių ląstelių, yra morfologiškai panašios. Panašumas yra formos ir dydžio, todėl negalima atskirti vyriškos ir moteriškos lyties ląstelių. Ši reprodukcinė sistema laikoma protėvia. Jis atsiranda skirtingose ​​dumblių, grybelių ir pirmuonių grupėse.

Sugamos, susijusios su izogamija, gali būti judrios (išplatėjusios) arba ne. To paties sąjunga atsiranda konjugacijos būdu. Nediferencijuotos lytinės ląstelės susilieja ir keičiasi genetine medžiaga.

Izogamija. Pakeista iš M. Piepenbring, per „Wikimedia Commons“

Izogamija gali būti homotalinė arba heterotalinė. Tai yra homotalas, kai susilieja tarp lytinių organų, turinčių tą patį genomą. Heterotalinėje izogamijoje gametos genetinis makiažas yra skirtingas.

charakteristikos

Šaltinis: M. Piepenbring

Reprodukcija izoamijos būdu vyksta konjugacijos būdu. Tokiu būdu vienos ląstelės turinys pereina į kitą ir įvyksta susiliejimas.

Dalyvauja karigamijos (branduolių susiliejimas) ir plazmogamijos (citoplazmos susiliejimas) procesai. Somatinių ląstelių diferenciacija į lytines ląsteles gali būti susijusi su aplinkos sąlygomis. Taip pat įtaką gali turėti sąveika su kitais tos pačios rūšies individais.

Po diferenciacijos gametos turi rasti ir atpažinti kitas lyties ląsteles. Grupėse, kuriose pasireiškia izogamija, gametos atpažįstamos ir suliejamos skirtingai.

Lyties ląstelės gali būti pleiskanotos arba nejudrios. Kai kuriais atvejais jie yra dideli, kaip kai kuriais žaliaisiais dumbliais.

Tipai

Yra du izogamijos tipai, susiję su lytinių ląstelių genetiniu makiažu.

Homotalinė izogamija

Atskiro asmens gameta yra konjuguota su kita tos pačios kloninės grupės. Tokiu atveju laikoma, kad vyksta savaiminis apvaisinimas.

Visi branduoliai turi tą patį genotipą ir nėra sąveikos su skirtingais genotipais. Somatinės ląstelės diferencijuojasi tiesiai į lytines ląsteles.

Gametos susidaro kloninėse populiacijose, o vėliau susilieja formuojant zigotą.

Heterotalinė izogamija

Gametados gaminamos skirtingiems individams, kurių genetinis pagrindas yra skirtingas.

Kad gametacija įvyktų, gametos turi būti genetiškai suderinamos. Paprastai susidaro dviejų rūšių gametos. "Pliusas" ir "minusas", kurie yra suderinami vienas su kitu.

Vieno tipo gametangialinė ląstelė (kuri gamina gametą) sudaro porą su kito tipo ląstele. Tai atpažįstama per cheminius ryšius, kai kuriais atvejais susijusius su feromonų gamyba.

Organizmai, turintys izoaminių gametų

Atrodo, kad vienaląsčiuose organizmuose vyrauja izogamija, tuo tarpu daugiagyslių eukariotų anizogamija yra beveik universali. Daugumoje vienaląsčių organizmų eukariotinių linijų lytinės ląstelės yra vienodo dydžio ir mes neišskiriame vyrų ir moterų.

Modeliniai organizmai

Eukariotuose yra nemažai rūšių, turinčių izogaminių gametų. Tačiau paminėsime tik tas gendas, kurios nuolat pasirodo biologinėje literatūroje - nors jų yra daug daugiau.

Gerai žinomos Dictyostelium discoideum rūšies socialinės amebos, paprastosios mielės, kurias naudojame maistui gaminti Saccharomyces cerevisiae, ir pirmuonių parazitas, sukeliantis miego ligą Trypanosoma brucei, yra visi organizmų, turinčių identiškas gametas, pavyzdžiai.

Žaliose dumbliuose izogamija yra dažnas reiškinys. Iš tikrųjų šiuose organizmuose yra dviejų rūšių izogamija.

Kai kurios rūšys gamina palyginti vidutinio dydžio lytines ląsteles, kurių fototaktinė sistema vaizduojama akies vietoje. Kitos rūšys turi tas pačias lytines ląsteles, bet daug mažesnės nei ankstesniu atveju. Be to, jiems trūksta akių.

Taisyklių išimtys

Tačiau neįmanoma atlikti tokio radikalaus stebėjimo ir apriboti izogamines lytines ląsteles vienaląstelėmis linijomis ir anisogamines daugialąstelėmis būtybėmis.

Iš tikrųjų augalams yra keletas šios taisyklės išimčių, nes kolonijinių žaliųjų dumblių gentims, tokioms kaip Pandorina, Volvulina ir Yamagishiella, yra izogamija.

Taip pat yra išimčių priešinga kryptimi, nes yra vienaląsčių organizmų, tokių kaip Bryopsidales kategorijos žali dumbliai, turintys skirtingas gametas.

Isogamy dumbliuose

Dumbliuose pastebėtas dviejų rūšių lytinių ląstelių, susijusių su izogamija, buvimas.

Kai kuriose grupėse gametos yra vidutinio dydžio ir turi fototaksinio mechanizmo. Yra akių taškas, kurį stimuliuoja šviesa.

Paprastai jie siejami su chloroplastų buvimu ir galimybe kaupti atsargines medžiagas. Kitais atvejais gametos yra labai mažos ir neturi akies dėmės.

Seksualinis reprodukcija izogamijos dumbliuose vyksta skirtingai.

Chlamydomonas

Tai vienaląsčių žaliųjų dumblių grupė, turinti du žiogelius. Tai pateikia heterotalinę izogamiją. Kai kurioms rūšims gali pasireikšti homotalinė izogamija.

Haploidinės vegetatyvinės ląstelės diferencijuojasi į lytines ląsteles, kai terpėje padidėja azoto sąlygos. Yra dviejų rūšių gametos, turinčios skirtingus genetinius papildymus.

Iš gametų gaminasi agliutininai (adhezijos molekulės), kurie skatina fgelio prisitvirtinimą. Po suliejimo abi lytinės ląstelės suteikia genetinę informaciją, reikalingą embriono vystymuisi.

Klosteris

Šie dumbliai priklauso Charyophyta skyriui. Jie yra vienaląsčiai. Jie pateikia homotalinę ir heterotalinę izogamijas.

Gametos nėra mobilios. Tokiu atveju, kai atsiranda lyties ląstelės, susidaro konjugacinė papilė. Citoplazmos išsiskiria suskaidžius ląstelės sienelę.

Vėliau įvyksta abiejų lytinių ląstelių protoplazmų susiliejimas ir susidaro zigota. Manoma, kad cheminė trauka tarp skirtingų genetinių tipų atsiranda heterotalinėje izogamijoje.

Rudieji dumbliai

Jie yra daugialąsčiai organizmai, turintys išsidėstžiusius izogaminus gametose. Kitos grupės dauginasi anisogamy arba oogamy.

Gametos morfologiškai yra vienodos, tačiau jos elgiasi skirtingai. Yra rūšių, kuriose moteriškasis tipas išskiria feromonus, kurie pritraukia vyriškąjį tipą.

Kitais atvejais vienos rūšies gameta trumpam juda. Tada prarykite žiedlapius ir paleiskite feromonus. Kitas tipas juda ilgesnį laiką ir turi feromono signalo receptorių.

Izogamija grybeliuose

Pasitaiko tiek homotalinio, tiek heterotalinio tipo izoamija. Daugeliu atvejų gametų atpažinimas yra susijęs su feromonų gamyba.

Mielės

Keliose vienaląstelėse grupėse, tokiose kaip Saccharomyces, gametos išsiskiria reaguodamos į mitybinės terpės sudėties pasikeitimą. Tam tikromis sąlygomis, tokiomis kaip mažas azoto kiekis, somatinės ląstelės dalijasi mejozės būdu.

Su skirtingo genetinio sudėjimo gametomis atpažįstami pagal feromono signalus. Ląstelės suformuoja projekcijas į feromonų šaltinį ir jungiasi prie savo apetito. Abiejų gametų branduoliai migruoja tol, kol susilieja ir sudaro diploidinę ląstelę (zigotą).

Siūliniai grybeliai

Jie yra daugialąsčiai organizmai. Jie daugiausia pateikia heterotalines sistemas. Lytinio vystymosi metu jie sudaro donorines (vyriškas) ir recepcines (moteris) struktūras.

Ląstelių suliejimas gali vykti tarp hifos ir labiau specializuotos ląstelės arba tarp dviejų hifų. Donoro branduolio (vyriškojo) patekimas į hipą, stimuliuoja vaisiaus kūno vystymąsi.

Branduoliai nesusilieja iš karto. Vaisinis kūnas sudaro dikariotinę struktūrą, kurios branduoliai yra skirtingi. Vėliau branduoliai susilieja ir dalijasi mejozės būdu.

Izogamija pirmuoniuose

Izogamija įvyksta vienaląsčių flagellatų grupėse. Šie susiformavę organizmai užmezga citoplazminį ryšį tarp lytinių organų specializuotose plazmos membranos vietose.

Nukreiptos grupės turi du branduolius: makrobranduolį ir mikrotranduolį. Makrobranduolys yra somatinė forma. Diploidinis mikrobranduolys dalijasi per mejozę ir sudaro gametą.

Haploidiniai branduoliai keičiami citoplazminiu tiltu. Vėliau atstatomos kiekvienos ląstelės citoplazmos ir jos atgauna autonomiją. Šis procesas yra unikalus eukariotuose.

Euplotuose gaminami specifiniai kiekvieno genetinio tipo feromonai. Ląstelės sustabdo somatinį augimą, kai aptinka skirtingo genetinio modelio feromonus.

Dileptus rūšių atpažinimo molekulės yra ląstelės paviršiuje. Suderinamąsias lytines ląsteles jungia adhezijos baltymai.

„Paramecium“ atpažinimo medžiagos gaminamos tarp suderinamų gametų. Šios medžiagos skatina lytinių ląstelių susijungimą, taip pat jų sukibimą ir vėlesnį suliejimą.

Ekologiniai ir evoliuciniai padariniai

Simetriškos tėvų investicijos

Evoliucinėje biologijoje viena iš labiausiai aptariamų temų, kai kalbame apie sudėtingus organizmus (tokius kaip žinduoliai), yra tėvų investicijos. Šią koncepciją sukūrė žymusis biologas seras Ronaldas Fišeris savo knygoje „Natūralios atrankos genetinė teorija“ ir apima tėvų išlaidas jaunų žmonių gerovei.

Ląstelių lygybė reiškia, kad tėvų investicijos bus simetriškos abiejų organizmų, dalyvaujančių reprodukciniame įvykyje, atžvilgiu.

Skirtingai nuo anogamijos sistemos, kur tėvų investicijos yra asimetriškos, o būtent moteriška gametė suteikia daugumą negenetinių išteklių (maistinių medžiagų ir kt.) Zigotos vystymuisi. Tobulėjant sistemoms, kurių lytinėse ląstelėse yra dimorfizmas, asimetrija vystėsi ir tėvų organizmuose.

Evoliucija

Remiantis įrodymais ir dauginimosi modeliais, kuriuos randame šiuolaikinėse rūšyse, atrodo logiška izogamiją laikyti protėvio būkle, pasireiškiančią pirmaisiais lytinio dauginimosi etapais.

Keliose daugialąsčių organizmų, tokių kaip augalai ir gyvūnai, generacijose nepriklausomai išsivystė diferencinė reprodukcijos sistema, kai moteriškos lyties lytinės ląstelės yra didelės ir nejudrios, o patinų - mažos ir turi galimybę judėti į kiaušialąstes.

Nors tikslios pokyčių trajektorijos iš izoaminės į anisogaminę būklės nėra žinomos, suformuluotos kelios teorijos.

1 teorija

Vienas iš jų pabrėžia galimą lytinių ląstelių dydžio ir jų skaičiaus kompromisą. Remiantis šiuo argumentu, anizagijos kilmė yra evoliuciškai stabili strategija, kurią sukelia sutrikdoma atranka ieškant efektyvumo ir zigotos išgyvenimo.

2 teorija

Kita teorija siekia paaiškinti šį reiškinį kaip nekompensuojamos ląstelės (kiaušialąstės) su daugybe judėjimo galimybių turinčių ląstelių (spermos) kompensavimo būdą.

3 teorija

Trečiasis požiūris paaiškina, kad anisoagijos generavimas yra adaptyvus požymis, siekiant išvengti konfliktų tarp branduolio ir citoplazmos dėl vienpakopio organelių paveldėjimo.

Nuorodos

1. „Hadjivasiliou Z“ ir „A Pomiankowski“ (2016) „Gamete“ signalizacijos pagrindžia poravimosi tipų raidą ir jų skaičių. Philas. Trans. R. Soc., B 371: 1–12.
2. Lehtonenas J, H Kokko ir GA Parkeris (2016) Ko mus moko izogaminiai organizmai apie lytį ir abi lytis ?. Trans. R. Soc., B 371: 20150532.
3. Ni M, M Fererzaki, S Sun, X Wang ir J Heitman (2011) Seksas grybeliuose. Annu. Genetas. 45: 405-430.
4. Togashia T, JL Bartelt, J Yoshimura, K Tainakae ir PA Cox (2012) Evoliucijos trajektorijos paaiškina įvairialypę izogamijos ir anizoamijos evoliuciją jūriniuose žaliuose dumbliuose. Proc Natl Acad Sci 109: 13692-13697.
5. Tsuchikane Y. M Tsuchiya, F Hinka, H Nozaki ir H Sekimoto (2012) Zygospore formavimasis tarp homosterinių ir heterotalinių Closterium padermių. Lytis augalų pakartojimas 25: 1-9.