САМОЗАПЛІДНЕННЯ: У ТВАРИН, У РОСЛИН ТА ПРИКЛАДІВ - БІОЛОГІЯ - 2025

Само запліднення є об'єднання чоловічих і жіночих статевих клітин одного і того ж людини. Він зустрічається в організмах, що є гермафродитами - істотами, що поєднують чоловічу та жіночу функції в одній особі, послідовно або одночасно.

Коли вироблення гамет обох типів в часі (принаймні за часом) перекриваються, гермафродити одночасні. Ця модальність пропонує можливість самозапліднення.

Самозапліднення відбувається у кількох видів рослин
Джерело: pixabay.com

Для багатоклітинних організмів, особливо рослин та тварин, гермафродит, здається, є широко розповсюдженим явищем.

Самозапліднення - це оптимальна стратегія для постійного середовища з малою кількістю партнерів. Однак це приносить деякі негативні наслідки, такі як депресія через спорідненість.

При цьому явищі знижується генетична мінливість популяції, що знижує її здатність адаптуватися до змін навколишнього середовища, стійкість до збудників хвороб або травоїдних тварин. Ці аспекти, здається, важливі для родини рослин і тварин.

У рослинах

У рослин зазвичай одна і та ж особа є "батьком і матір'ю" своїх насінин. Хоча головна роль квіток - найімовірніше, - сприяє перехресному заплідненню, у видів гермафродитів може існувати самозапліднення.

Деякі приклади рослин, де це явище має місце, - це горох (організм, який використовував Грегор Мендель для вироблення основних законів успадкування, де подія самозапліднення було вирішальним для процесу) та деякі бобові.

Що стосується квітів сої, наприклад, квітки можуть відкриватися, щоб дозволити перехресне запилення комахами, або вони можуть залишатися закритими і самозапилюватися.

У тварин

За даними Jarne та співавт. (2006), за винятком комах, приблизно третина видів тварин представляє явище гермафродитизму. Цей факт сприяв еволюції самозапліднення у численних видів тварин.

Розподіл швидкостей самозапліднення подібний до таких у рослин, що дозволяє припустити, що подібні процеси діяли в обох родах на користь еволюції самозапліднення.

Для Jarne та співавт. (2006), гермафродитизм зустрічається рідко у філа більш великих тварин, насамперед членистоногих. Це поширене явище у дрібних філах, включаючи морських губок, медуз, плоских червів, молюсків, морських шприців та вугрів.

Ці автори встановили, що подія самозапліднення відбувається на таксонах, де гамети (як чоловічі, так і жіночі) виробляються на одному ділянці або залозі, як це відбувається у легеневих равликів.

Це також може виникати в ситуаціях, коли гамети утворюються в різних місцях або коли вони викидаються у воду, як це відбувається у морських видів.

У деяких трематодах та олігохетах самозакохання відбувається після необхідної сукупності у тієї ж особини.

Переваги самозапліднення

Є деякі переваги самозапліднення за короткий термін. По-перше, і жіночі, і чоловічі гамети походять від одного батьківського індивіда.

Таким чином, організми отримують додаткові 50% від передачі своїх генів - порівняно лише з типовим 50% внеском у статеве розмноження, оскільки решта 50% відповідає тому, що сприяє сексуальний партнер.

Самозапліднення також може сприяти, коли регіон, населений відповідними видами, характеризується малою кількістю потенційних товаришів або, у випадку рослин, у районах, де недостатньо доступних запилювачів.

Крім того, у видів рослин самозапліднення призведе до економії енергії, оскільки квіти цих рослин можуть бути невеликими (вони більше не повинні бути великими і видимими для залучення запилювачів) з обмеженою кількістю пилку.

Таким чином, самозапліднення забезпечує розмноження та посилює колонізацію місцевості. Найбільш прийнята екологічна гіпотеза для пояснення еволюції самозапліднення пов'язана із гарантуванням розмноження.

Недоліки самолікування

Основним недоліком самолікування вважається інбридингова депресія. Це явище передбачає зниження придатності або біологічного ставлення до родинного потомства по відношенню до схрещеного потомства.

З цієї причини існують види, які, хоч і є гермафродитами, мають механізми запобігання самозапліднення. Основні механізми будуть висвітлені в наступному розділі.

Сучасний погляд на еволюцію самозапліднення передбачає екологічні та еволюційні сили. З точки зору Фішера, передбачається взаємодія між очевидними перевагами самозапліднення та депресією через родинність.

Ця модель передбачає утворення самозапліднення чи чистих схрещувань у результаті руйнівної селекції (коли переваги ознаки прихильності), що не сприяє збільшенню частоти проміжних варіантів.

Таким чином, моделі пропонують еволюцію цієї системи як взаємодію її переваг та її недоліків.

Екологічні моделі, зі свого боку, пропонують проміжні темпи самозапліднення.

Механізми, що перешкоджають самозаплідненню рослин

Широко відомо, що сексуальне розмноження дає величезні переваги. Секс збільшує генетичне різноманіття нащадків, що означає більшу ймовірність того, що наступники можуть зіткнутися з більшими проблемами, такими як зміни навколишнього середовища, патогенні організми, серед інших.

Навпаки, самозапліднення відбувається у певних культурних рослин та тварин. Запропоновано, що цей процес забезпечує повноцінне розвиток нового індивіда, а також є життєздатною стратегією - хоча це залежить від виду та умов навколишнього середовища.

Було встановлено, що в різних покритонасінних є механізми, які перешкоджають самозаплідненню в гермафродитних організмах, ускладнюючи різними способами, що квітка може запліднити себе.

Ці бар'єри збільшують генетичну різноманітність населення, оскільки вони прагнуть до того, щоб жіночі та чоловічі гамети походили від різних батьків.

Рослини, на яких представлені квіти з функціональними тичинками і килими, уникають самовираження з невідповідністю часу дозрівання споруд. Ще одна модальність - це структурна композиція, яка перешкоджає перенесенню пилку.

Найпоширеніший механізм - це несумісність. У цьому випадку рослини, як правило, відкидають власну пилок.

Список літератури

1. Jarne, P., & Auld, JR (2006). Тварини це також змішують: розподіл самозапліднення серед гермафродитних тварин. Еволюція, 60 (9), 1816-1824.
2. Хіменес-Дуран, К. та Крус-Гарсія, Ф. (2011). Сексуальна несумісність, генетичний механізм, який перешкоджає самозаплідненню та сприяє різноманітності рослин. Мексиканський журнал Fitotecnia, 34 (1), 1-9.
3. Lande, R., & Schemske, DW (1985). Еволюція самозапліднення та інбридингової депресії у рослин. I. Генетичні моделі. Еволюція, 39 (1), 24-40.
4. Schärer, L., Janicke, T., & Ramm, SA (2015). Сексуальний конфлікт у гермафродитів. Перспективи холодного весняного порту в біології, 7 (1), a017673.
5. Slotte, T., Hazzouri, KM, Ågren, JA, Koenig, D., Maumus, F., Guo, YL,… & Wang, W. (2013). Геном краснухи Capsella та геномні наслідки швидкого розвитку системи спаровування. Природа генетика, 45 (7), 831.
6. Райт, С.І., Каліш, С., і Слотт, Т. (2013). Еволюційні наслідки самозапліднення рослин. Праці. Біологічних наук, 280 (1760), 20130133.