הפריה עצמית היא האיחוד בין הגמטות הזכריים והנקביים של אותו אדם. זה מתרחש באורגניזמים שהם הרמפרודיטים - יצורים שמשלבים תפקודים זכריים ונשיים באינדיבידואל יחיד, ברצף או בו זמנית.
כאשר ייצור הגמטות משני הסוגים חופפים בזמן (לפחות בזמן), ההרמפרודיטים הם בו זמנית. אפשרות זו מציעה אפשרות להפריה עצמית.
הפריה עצמית מתרחשת בכמה מינים של צמחים
מקור: pixabay.com
בקרב אורגניזמים רב-תאיים, בעיקר בצמחים ובעלי חיים, נראה כי הרמפרודיטה היא תופעה נפוצה.
דישון עצמי הוא אסטרטגיה מיטבית לסביבות קבועות עם מעט זמינות של שותפים. עם זאת, זה מביא לתוצאות שליליות, כמו דיכאון כתוצאה מהמצב.
בתופעה זו מצטמצמת השונות הגנטית של האוכלוסייה, מה שמקטין את יכולתה להסתגל לשינויים סביבתיים, עמידות בפני פתוגנים או אוכלי עשב. נראה כי היבטים אלה חשובים לשושלת הצמחים ובעלי החיים.
בצמחים
בצמחים מקובל שאותו אדם הוא "האב והאם" של הזרעים שלהם. למרות שתפקידם העיקרי של הפרחים הוא - ככל הנראה - לקדם הפריה צולבת, הפריה עצמית יכולה להתקיים במינים הרמפרודיים.
כמה דוגמאות לצמחים בהם תופעה זו מתרחשת הם אפונה (האורגניזם ששימש גרגור מנדל לפיתוח חוקי הירושה הבסיסיים, בהם אירוע ההפריה העצמית היה קריטי לתהליך) וכמה קטניות.
במקרה של פרחי סויה, למשל, הפרחים יכולים להיפתח כדי לאפשר האבקה צולבת על ידי חרקים, או שהם יכולים להישאר סגורים והאבקה עצמית.
אצל בעלי חיים
על פי Jarne et al. (2006), למעט חרקים, כשליש ממיני בעלי החיים מציגים את תופעת ההרמפרודיזם. עובדה זו הקלה על התפתחות ההפריה העצמית במספר מיני בעלי חיים.
התפלגות שיעורי האנוכיות דומה לאלה בצמחים, מה שמרמז כי תהליכים דומים פעלו בשני השושלות לטובת התפתחות האנוכיות.
עבור Jarne et al. (2006), הרפרפרדיזם נדיר בפילה של בעלי חיים גדולים יותר, בעיקר פרוקי רגליים. זוהי תופעה שכיחה בתפילות קטנות יותר, כולל ספוגיות ים, מדוזות, תולעים שטוחות, רכיכות, גמירות ים וגדלי טבע.
מחברים אלה מצאו כי אירוע ההפריה העצמית מתרחש במיסות בהן מיוצרים גמטות (זכר ונקבה כאחד) באתר בודד או בבלוטה, כמו שקורה בחלזונות ריאה.
זה יכול להתרחש גם במצבים בהם יוצרים גמטות במקומות שונים, או כאשר הם גורשים למים, כמו שקורה במינים ימיים.
בכמה טרמטודים ואוליגוצ'טים, האנוכיות מתרחשת לאחר התמודדות הכרחית באותו אדם.
יתרונות של הפריה עצמית
ישנם כמה יתרונות של הפריה עצמית בטווח הקצר. ראשית, הגמטות הנשיים והגברים כאחד מגיעים מאותו אינדיבידואל הורי.
לפיכך, אורגניזמים נהנים מ 50% נוספים מהעברת הגנים שלהם - לעומת תרומת 50% בלבד של רבייה מינית, שכן 50% הנותרים תואמים את זה שתרם בן הזוג המיני.
ניתן להעדיף את ההפריה העצמית כאשר האזור המאוכלס על ידי המין המדובר מאופיין במספרים נמוכים של בני זוג פוטנציאליים או, במקרה של צמחים, באזורים בהם קיימת זמינות מועטה של מאביקים.
בנוסף, במיני צמחים, הפריה עצמית תביא לחיסכון באנרגיה, מכיוון שפרחי הצמחים הללו יכולים להיות קטנים (הם כבר לא צריכים להיות גדולים ונראים לעין כדי למשוך מאביקים) עם כמות מוגבלת של אבקה.
כך, דישון עצמי מבטיח רבייה ומגביר את הקולוניזציה של האזור. ההשערה האקולוגית המקובלת ביותר כדי להסביר את התפתחות ההפריה העצמית קשורה להבטיח רבייה.
חסרונות האנוכיות
החיסרון העיקרי של האנוכיות נחשב לדיכאון רבייה. תופעה זו מרמזת על צמצום הכושר או הגישה הביולוגית של הצאצאים המובנים ביחס לאביביה הצולבת.
מסיבה זו ישנם מינים שלמרות שהם הרמפרודיטים, יש מנגנונים למניעת הפריה עצמית. המנגנונים העיקריים יובאו בסעיף הבא.
ההשקפה הנוכחית לגבי התפתחות ההפריה העצמית כוללת כוחות אקולוגיים ואבולוציוניים. מנקודת מבטו של פישר, ניתן לשער אינטראקציה בין היתרונות הברורים של הפריה עצמית ודיכאון כתוצאה מהמצב.
מודל זה מנבא היווצרות של הפריה עצמית או צלבים טהורים, כתוצאה מסלקציה משבשת (כאשר עדיפות הקצוות של תכונה), שאינה מעדיפה עלייה בתדירות של גרסאות ביניים.
בדרך זו, המודלים מציעים את ההתפתחות של מערכת זו כאינטראקציה של היתרונות שלה מול החסרונות שלה.
מודלים אקולוגיים מצידם מציעים שיעורי ביניים של הפריה עצמית.
מנגנונים המונעים הפריה עצמית בצמחים
ידוע כי רבייה מינית מספקת יתרונות עצומים. המין מגדיל את המגוון הגנטי של הצאצאים, מה שמתרגם לסבירות גדולה יותר כי היורשים יכולים להתמודד עם אתגרים גדולים יותר, כמו שינויים סביבתיים, אורגניזמים פתוגניים, ועוד.
לעומת זאת, הפריה עצמית מתרחשת בצמחי יבול ובעלי חיים מסוימים. מוצע שתהליך זה יבטיח כי האדם החדש יתפתח באופן מלא, והוא גם אסטרטגיה ברת קיימא - אם כי זה תלוי במין ובתנאי הסביבה.
נמצא כי באנגיוספרמות שונות ישנם מנגנונים המונעים הפריה עצמית באורגניזמים הרמפרודיטיים, ומסבכים בדרכים שונות שהפרח יכול להפרות את עצמו.
מחסומים אלה מגדילים את המגוון הגנטי של האוכלוסייה, מכיוון שהם מבקשים להבטיח כי הגמטים הנשיים והזכרים מגיעים מהורים שונים.
צמחים המציגים פרחים עם אבקנים ופונקלים פונקציונליים, נמנעים מהתלהבות עם אי התאמה של זמן ההבשלה של המבנים. אופן נוסף הוא סידור מבני המונע העברת אבקה.
המנגנון הנפוץ ביותר הוא אי התאמה עצמית. במקרה זה, הצמחים נוטים לדחות את האבקה שלהם.
הפניות
- Jarne, P., & Auld, JR (2006). בעלי חיים מערבבים את זה גם: התפלגות ההפריה העצמית בקרב בעלי חיים הרמפרודיטיים. אבולוציה, 60 (9), 1816-1824.
- Jiménez-Durán, K., & Cruz-García, F. (2011). אי התאמה מינית, מנגנון גנטי המונע הפריה עצמית ותורם למגוון הצומח. מגזין Fitotecnia המקסיקני, 34 (1), 1-9.
- Lande, R., & Schemske, DW (1985). התפתחות הפריה עצמית ודיכאון רבייה אצל צמחים. I. מודלים גנטיים. אבולוציה, 39 (1), 24-40.
- Schärer, L., Janicke, T., & Ramm, SA (2015). קונפליקט מיני בהרמפרודיטים. פרספקטיבות של קפיץ ספרינג הארבור בביולוגיה, 7 (1), a017673.
- סלוטה, ט., חזורי, ק.מ., אגרן, ג'יי, קניג, ד., מאומוס, פ., גואו, י.ל. הגנום של אדמת הקפסלה וההשלכות הגנומיות של התפתחות מערכת ההזדווגות המהירה. גנטיקה טבעית, 45 (7), 831.
- רייט, SI, Kalisz, S., & Slotte, T. (2013). השלכות אבולוציוניות של הפריה עצמית בצמחים. הליכים. מדעים ביולוגיים, 280 (1760), 20130133.