איסוגמיה: מאפיינים וסוגים - ביולוגיה - 2025

Isogamy היא מערכת הרבייה צמח שבו הגמטות הן מבחינה מורפולוגית דומה. הדמיון מתרחש בצורתו ובגודלם, ולא ניתן להבחין בין תאי מין ממין זכר ונקבה. מערכת רבייה זו נחשבת לאב קדמון. זה מופיע בקבוצות שונות של אצות, פטריות ופרוטוזואה.

הגמטות העוסקות באיסוגמיה יכולות להיות ניידות (ciliated) או לא. האיחוד של אותו מתרחש על ידי צמידות. תאי מין לא מובחנים ממזגים ומחליפים חומר גנטי.

איזוגמיה. שונה מ- M. Piepenbring, באמצעות Wikimedia Commons

האיסוגמיה יכולה להיות הומותלית או הטרותלית. זה הומותלי כאשר המיזוג מתרחש בין גמטים בעלי אותו הגנום. באיזוגמיה הטרותלית יש לגמטות איפור גנטי שונה.

מאפיינים

מקור: מ. פיינברג

רבייה על ידי איזוגמיה מתרחשת על ידי צמידות. בכך, תוכן תא אחד עובר לשני ומתרחש איחוי.

מעורבים תהליכי קריגמיה (איחוי גרעינים) ופלסמוגמיה (איחוי ציטופלזמה). בידול תאים סומטיים לתאים מיניים עשוי להיות קשור לתנאים סביבתיים. אינטראקציה עם אנשים אחרים מאותו המין יכולה גם היא להשפיע.

לאחר התרחשות בידול, הגמטות חייבים למצוא ולהכיר תאי מין אחרים. בקבוצות בהן מתרחשת איזוגמיה, ההכרה וההתמזגות של הגטות מתרחשת בדרכים שונות.

תאי מין יכולים להיות מסומנים או ניתנים לנייד. בחלק מהמקרים הם גדולים, כמו בחלק מאצות ירוקות.

סוגים

ישנם שני סוגים של איזוגמיה הקשורים לאיפור הגנטי של הגמטות.

איזוגמיה הומותלית

הגאמה של האדם קשורה עם אחר מאותה קבוצה משובטית. במקרה זה, הפריה עצמית נחשבת להתרחשות.

לכל הגרעינים יש אותו סוג גנוטיפ ואין אינטראקציה עם גנוטיפ אחר. תאים סומטיים מתבדלים ישירות לתאי מין.

גמטים נוצרים באוכלוסיות המשובטות, ובהמשך מתרחש איחוי ליצירת הזיגוטה.

איזוגמיה הטרותלית

גמטות מיוצרות אצל אנשים שונים, בעלי גוון גנטי שונה.

לגמטות יש תאימות גנטית בכדי שהאיחוי יתרחש. בדרך כלל נוצרים שני סוגים של גמטות. "פלוס" ו- "מינוס" שתואמים זה את זה.

התא הגמאנגיאלי (המייצר את הגאמט) מסוג אחד יוצר צמד לזה של הסוג האחר. אלה מוכרים באמצעות תקשורת כימית שבמקרים מסוימים כרוכה בייצור פרומון.

אורגניזמים עם גמטים איזוגמיים

נראה כי מצבה של האיסוגמיה שולט באורגניזמים חד-תאיים, ואילו האניסוגמיה כמעט אוניברסלית עבור אוקיוטות תאיות. ברוב השושלות האוקריוטיות של אורגניזמים חד-תאיים הגמטות שווים בגודלם ואנחנו לא מבחינים בין זכרים לנקבות.

אורגניזמים מודליים

באיקריוטות יש מספר משמעותי של מינים עם גמטים איזוגמיים. עם זאת, נזכיר רק את הסוגות המופיעות כל העת בספרות הביולוגית - אם כי ישנן הרבה יותר.

האמבה החברתית הידועה של המין Dictyostelium discoideum, השמרים הנפוצים בהם אנו משתמשים להכנת מזון Saccharomyces cerevisiae, והטפיל הפרוטוזואני הגורם לחולי שינה Trypanosoma brucei - כל אלה הם דוגמאות לאורגניזמים עם גמטים זהים.

באצות ירוקות איזוגמיה היא תופעה שכיחה. למעשה, ישנם שני סוגים של איזוגמיה באורגניזמים אלה.

מינים מסוימים מייצרים גמטים בינוניים יחסית עם מערכת פוטוטקטית המיוצגת על ידי נקודת עין. למינים אחרים יש אותם גמטות, אך קטנים בהרבה מהמקרה הקודם. כמו כן, הם חסרים את נקודת העין.

חריגים לכלל

עם זאת, לא ניתן לערוך התבוננות כה רדיקלית ולהגביל את הגמטות האיסוגמיים ליישומים חד-תאיים ואל אנזוגמיים ליצורים רב-תאיים.

אכן, צמחים מציגים כמה חריגים לכלל זה, מכיוון שז'רגיות האצות הירוקות הקולוניאליות כמו פנדורינה, וולווולינה וימאגישילה מציגות את המצב של איזוגמיה.

ישנם גם יוצאים מן הכלל בכיוון ההפוך, מכיוון שישנם אורגניזמים חד-תאיים, כמו האצות הירוקות של המסדר Bryopsidales המציגות גמטות שונות.

איזוגמיה באצות

באצות נצפתה נוכחות של שני סוגים של תאי מין הקשורים לאיסוגמיה.

בקבוצות מסוימות הגמטים הם בגודל בינוני ויש להם מנגנוני פוטוטקסיס. יש נקודת עין שמגורה על ידי האור.

בדרך כלל הם קשורים לנוכחות כלורופלסטים וליכולת לצבור חומרים מילואים. במקרים אחרים הגמטות קטנות מאוד ואין להן נקודת מבט.

רבייה מינית באצות איזוגמיה מתרחשת בדרך אחרת.

Chlamydomonas

זוהי קבוצה של אצות ירוקות חד-תאיות, עם שתי דגלים. הוא מציג איזוגמיה הטרותלית. איזוגמיה הומותלית יכולה להופיע בכמה מינים.

תאים צמחיים הפוליידים מתבדלים לתאי מין כאשר תנאי החנקן מתגברים במדיום. ישנם שני סוגים של גמטות, עם השלמות גנטיות שונות.

גמטות מייצרות אגלוטינינים (מולקולות הדבקה) המקדמות את התקשרות ה flagella. לאחר היתוך, שני הגמטים מספקים את המידע הגנטי הדרוש להתפתחות העובר.

קלוסטריום

אצות אלה שייכות לחטיבת כרופיאה. הם חד-תאיים. הם מציגים איזוגמיה הומותלית והטרותלית.

Gametes אינם ניידים. במקרה זה, כאשר מקורם של תאי המין נוצרת פפילה מצומדת. ציטופלזמה משתחררת על ידי פירוק דופן התא.

בהמשך מתרחש האיחוד של הפרוטופלסמות של שני הגטות ונוצר הזיגוטה. משיכה כימית בין הסוגים הגנטיים השונים נחשבת להתרחשות באיזוגמיה הטרותלית.

אצות חומות

הם אורגניזמים רב-תאיים, עם גמטים איזוגמיים של דגלים. קבוצות אחרות מתרבות על ידי אניסוגמיה או אואמאמי.

הגמטות זהים מבחינה מורפולוגית, אך הם מתנהגים אחרת. ישנם מינים שבהם הסוג הנשי משחרר פרומונים שמושכים את הסוג הגברי.

במקרים אחרים, סוג אחד של גאמט נע לזמן קצר. לאחר מכן, יש לבלוע את הפלבלום ולשחרר פרומונים. הסוג האחר נע לזמן ממושך יותר ויש לו קולטן לאותות הפרומון.

איזוגמיה בפטריות

מתרחשת איזוגמיה של הסוגים ההומוטליים והטרותליים כאחד. ברוב המקרים, ההכרה בגמטים קשורה לייצור פרומונים.

שמרים

בכמה קבוצות חד-תאיות כמו Saccharomyces, הגמטות מבדילות בתגובה לשינוי בהרכב המדיום התרבותי. בתנאים מסוימים, כמו רמות חנקן נמוכות, התאים הסומטיים מתחלקים באמצעות מיוזה.

גמטות עם איפור גנטי שונה מוכרות על ידי אותות פרומון. התאים יוצרים תחזיות לכיוון מקור הפרומונים ומצטרפים לתיקיהם. הגרעינים של שני הגנים נודדים עד שהם מתמזגים ויוצרים תא דיפלואידי (זיגוטה).

פטריות נימה

הם אורגניזמים רב-תאיים. הם מציגים בעיקר מערכות הטרוטליות. במהלך ההתפתחות המינית הם יוצרים מבנים תורמים (זכריים) וקבועים (נקביים).

היתוך תאים יכול להתרחש בין היפה לתא מיוחד יותר או בין שתי היפות. כניסת גרעין התורם (זכר) להיפה, מעוררת התפתחות של גוף פרי.

הגרעינים אינם מתמזגים מייד. גוף הפרי יוצר מבנה דיקריוטי, עם גרעינים בעלי איפור גנטי שונה. בהמשך, הגרעינים מתמזגים ומתחלקים על ידי מיוזה.

איזוגמיה בפרוטוזואה

איסוגמיה מתרחשת בקבוצות חד-תאיות מסוכנות. אורגניזמים מצלענים אלה מייצרים קשר ציטופלזמתי בין גמים באזורים מיוחדים של קרום הפלזמה.

לקבוצות הכוסות שני גרעינים, מקרונוקולוס ומיקרו-גרעין. המקרון הוא הצורה הסומטית. המיקרו-גרעין הדיפלואידי מתחלק על ידי מיוזה ויוצר את הגאמט.

הגרעינים הפועלים מוחלפים על ידי גשר ציטופלסמי. לאחר מכן, הציטופלסמות של כל תא משוחזרים והם מחזירים את האוטונומיה שלהם. תהליך זה הוא ייחודי בתוך אוקריוטות.

באופלטות מיוצרים פרומונים ספציפיים מכל סוג גנטי. תאים מפסיקים צמיחה סומטית כאשר הם מגלים פרומון בעל איפור גנטי שונה.

עבור מיני דילפטוס, מולקולות זיהוי מוצגות על פני התא. גמטים תואמים קשורים לחלבוני הדבקה ב- cilia.

ב- Paramecium, חומרי זיהוי מיוצרים בין גמים תואמים. חומרים אלה מקדמים את האיחוד בין תאי המין, כמו גם את הדבקתם ואיחוי לאחר מכן.

השלכות אקולוגיות ואבולוציוניות

השקעה הורית סימטרית

בביולוגיה אבולוציונית, אחד הנושאים המדוברים ביותר כאשר אנו מדברים על אורגניזמים מורכבים (כמו יונקים) הוא השקעת הורים. מושג זה פותח על ידי הביולוג הבולט סר רונלד פישר בספרו "התיאוריה הגנטית של הברירה הטבעית", וכרוך בהוצאות ההורים לרווחת הצעירים.

שוויון בגמטות מרמז כי השקעת הורים תהיה סימטרית לשני האורגניזמים המעורבים באירוע הרבייה.

בניגוד למערכת האניסוגמיה, שבה ההשקעה של ההורים אינה סימטרית, והיא הגאמט הנשי המספק את מרבית המשאבים הלא גנטיים (חומרים מזינים וכו ') להתפתחות זיגוטות. עם התפתחותן של מערכות המציגות דימורפיזם בגמטים שלהן, התפתחה גם א-סימטריה באורגניזמי ההורים.

אבולוציה

על פי העדויות ודפוסי ההתרבות שאנו מוצאים במינים מודרניים, נראה הגיוני לשקול את האיסוגמיה כמצב האבות, המופיע בשלבים הראשונים של הרבייה המינית.

במספר שושלות של אורגניזמים רב-תאיים, כמו צמחים ובעלי חיים, התפתחה מערכת רבייה דיפרנציאלית באופן עצמאי, שם הגמטות הנשיות הן גדולות ונטולות תנועה והזכרונים קטנים ויש להם יכולת לעבור לביצית.

אף כי לא ידועים מסלולי השינוי המדויקים של שינוי מאיסוגמי למצב אניסוגמי, גובשו מספר תיאוריות.

תיאוריה 1

אחד מהם מדגיש חילוף אפשרי בין גודל הגמטים למספרם. על פי טענה זו, מקור האניסוגמיה הוא אסטרטגיה יציבה מבחינה אבולוציונית הנגרמת על ידי בחירה משבשת בחיפוש אחר היעילות וההישרדות של הזיגוטה.

תיאוריה 2

תיאוריה אחרת מבקשת להסביר את התופעה כדרך לפצות על תא לא נייד (הביצית) עם תאים רבים בעלי יכולת תנועה (הזרע).

תיאוריה 3

מבט שלישי מסביר את דור האניסוגמיה כמאפיין אדפטיבי בכדי להימנע מקונפליקטים בין הגרעין לציטופלסמה בגלל הירושה החד-אריתית של האיברים.

הפניות

1. Hadjivasiliou Z ו- A Pomiankowski (2016) איתות Gamete עומד בבסיס ההתפתחות של סוגי ההזדווגות ומספרם. פיל. עָבָר. ר 'סוס ב' 371: 1-12.
2. Lehtonen J, H Kokko ו- GA Parker (2016) מה מלמדים אותנו אורגניזמים איזוגמיים על מין ושני המינים ?. עָבָר. ר 'סוס ב' 371: 20150532.
3. Ni M, M Fererzaki, S Sun, X Wang ו- J Heitman (2011) סקס בפטריות. Annu. הכמרית ג'נט. 45: 405-430.
4. טוגאשיה T, JL Bartelt, J Yoshimura, K Tainakae ו- PA Cox (2012) מסלולי אבולוציה מסבירים את ההתפתחות המגוונת של איזוגמיה ואניסוגמיה באצות ירוקות ימיות. פרוק Natl Acad Sci 109: 13692-13697.
5. Tsuchikane Y. M Tsuchiya, F Hinka, H Nozaki ו- H Sekimoto (2012) היווצרות זיגוספור בין זנים הומותלים והטרותיים של קלוסטריום. זרעי צמח המין 25: 1-9.