ЩО ТАКЕ ПЛАЗМОГАМІЯ? - БІОЛОГІЯ

Plasmogamia є стадією статевого розмноження , в якому злиття цитоплазм гамет або статеві клітини відбувається без злиття їх ядер. Плазмогамія поширена у грибів, будучи першою стадією їх статевого розмноження. Він також може виникати в рослинних і тваринних клітинах, які були сплавлені і культивовані.

Гамети - це спеціальні клітини, диференційовані від інших клітин організму, завдяки їх морфології та репродуктивній функції, яку вони виконують. В деяких випадках процес плазмогамії відбувається не між диференційованими гаметами, а між недиференційованими соматичними клітинами (плазмогамія типу соматогамії).

Рисунок 1. Різні етапи розвитку жіночої гриметанії (Oogonio) Saprolegnia sp. (Оомікота). A: незрілий огоній, B: розвивається огоній; С: зрілий огоній, D: яйця. Джерело: Джон Хаусман

Після періоду інтенсивного росту гриби вступають у фазу розмноження, утворюючи і виділяючи велику кількість спор. Спори, як правило, одноклітинні і утворюються за допомогою фрагментації міцелію або в межах спеціалізованих структур, таких як спорангії, спорофори або гаметангії, серед інших.

Спори можуть вироблятися асексуально або опосередковано при статевому розмноженні. Статеве розмноження в грибах, як і в інших організмах, передбачає злиття двох ядер, які містять генетичну інформацію кожного батьківського індивіда. Ядра зустрічаються фізично, коли об'єднуються дві статеві клітини або гамети.

Етапи статевого розмноження грибів

Статеве розмноження можна визначити як механізм, який постійно оновлює генетичне навантаження особин біологічного виду. Це важливе джерело генетичної мінливості, що дозволяє більшою здатністю адаптуватися до нових умов навколишнього середовища.

Процес статевого розмноження грибів має унікальні та особливі особливості цього царства.

В інших еукаріотичних організмах (із ядрами та органелами, укладеними мембранами), таких як рослини, тварини та протеїсти (дуже прості еукаріоти, без диференційованих тканин), поділ клітин передбачає розчинення та реконструкцію ядерної мембрани.

У грибів ядерна мембрана залишається неушкодженою протягом усього процесу; у деяких видів, які є винятком, ядерна мембрана руйнується, але лише частково.

Статеве розмноження грибів відбувається в три стадії: плазмогамія, каріогамія та мейоз. Тривалість кожної події або стадії статевого розмноження змінюється, а інтервали між цими подіями також змінюються, залежно від типу організму.

У примітивних, менш розвинених грибів каріогамія виникає майже відразу після плазмогамії. Навпаки, у вищих, більш розвинених грибів є інтервал між обома стадіями.

Плазмогамія

Плазмогамія або злиття клітин - це перша стадія статевого розмноження в грибах, де дві гамети, генетично різні гаплоїдні клітини, зливаються, в результаті чого утворюється клітина з двома гаплоїдними ядрами. У плазмогамії об'єднуються лише цитоплазми двох батьківських гаплоїдних гамет.

Гаплоїдні клітини містять єдиний набір хромосом і представлені у вигляді: n. Диплоїдні клітини мають два набори хромосом; символізуються як: 2n.

Каріогамія

На наступному етапі, званому каріогамією, відбувається злиття або об'єднання двох гаплоїдних ядер батьківських гамет, що дає початок клітині з диплоїдним ядром.

При злитті ядер утворюється нова клітина, яка називається зигота. Ядро цієї зиготи містить подвоєну кількість хромосом (тобто вона диплоїдна або 2n).

Мейоз

Мейоз - це остання стадія статевого розмноження, де кількість хромосом знову зменшується вдвічі. При мейозі одна диплоїдна клітина (2n) виробляє чотири гаплоїдні клітини (n).

У мейозі також відбуваються процеси рекомбінації хромосом, які гарантують, що генетичний склад (або генетичне навантаження) нових клітин відрізняється від складу гамет попередника всього процесу.

Види плазмогамії

Гриби використовують різноманітні методи для об'єднання двох гаплоїдних ядер сумісних клітин, тобто для плазмогамії.

Плазмогамія частіше зустрічається в клітинах, які не відрізняються за морфологією, і в цьому випадку її називають ізогамією. Коли клітини, які зливають свої цитоплазми, мають різний розмір, плазмогамію називають анізогамією.

Існує 5 основних типів плазмогамії, які є такими: синтез гамети, гангтанічна копуляція, гангтаніальний синтез, сперматизація та соматогамія. Дані види плазмогамії описані нижче.

Гаметовий синтез

Деякі гриби виробляють спеціалізовані статеві клітини (гамети), які звільняються від статевих органів під назвою гаметангія, як ми бачили раніше.

Злиття одноклітинних гамет відбувається в тому випадку, якщо обидві або, принаймні, одна з них рухливі. Рухливість спор залежить від того, що у них є джгутики, які дозволяють змусити себе плавати, і в такому випадку їх називають зооспорами. Як правило, дві гамети, що зливаються, мають однаковий розмір і називаються ізогамічними зооспорами.

Іноді може статися так, що одна гамета більша за іншу (анізогамічні гамети). У роді Monoblepharis phylla Chytridiomycota рухливі чоловічі гамети вивільняються із самця гаметаґуму чи антеридії.

Пізніше чоловічі гамети проникають у жіночий гаметанг (називається огоніум) і запліднюють великі нерухомі жіночі гамети (звані оосферами).

Ігровий сукупність

В інших грибів два гаметангії вступають у контакт і ядро переходить від чоловічого до жіночого гаметангія. У цьому випадку гаметангії служать гаметами.

Цей тип плазмогамії зустрічається в організмах групи Oomycota, в яких маленькі чоловічі гаметангії (антеридії) виробляють запліднені трубки, які ростуть, розгалужуються, а потім зливаються з більшим жіночим гаметангієм (огоніум).

Трубки запліднення дозволяють ядрам чоловічих гамет проходити через тонкий проникаючий штифт і зливатися з жіночими гаметами (оосферами).

Малюнок 2. Водна цвіль групи Oomycota, що росте на мертвих личинках. Ця форма демонструє плазмогамію типу копаляції ігрової форми. Джерело: TheAlphaWolf

Злиття гаметангій

У цьому виді плазмогамії гаметангії зливаються і об’єднують свої ядра. Наприклад, спори грибів групи Зігомікота морфологічно ідентичні, зростаються разом і утворюють диференційовані гаметанії, які зливаються з утворенням зиготи або яйцеклітини. Пізніше ця зигота перетворюється на товстостінну зигоспору.

Малюнок 3. Зрілий зигоспорангій гриба групи Зігомікота. Джерело: Джон Хаусман

Сперматизація

Сперматизація складається з злиття однояйцевих клітин (з єдиним ядром), не рухомих (без джгутиків), з жіночою ігровою структурою.

Соматогамія

Деякі ще еволюціонуючі гриби не виробляють гаметанії. У цих випадках вегетативні соматичні гіфи, що утворюють тіло гриба, набувають статевої функції, вступають у контакт, зливаються та обмінюються між собою своїми ядрами.

Цей тип плазмогамії відбувається при зрощенні вегетативних, несексуальних структур, таких як клітини гіф та дріжджів.

Переваги та недоліки статевого розмноження

Розмноження статевого типу має деякі недоліки порівняно з відтворенням безстатевого типу. Ці недоліки включають збільшення витрат енергії на отримання гамет назустріч, більш повільне відтворення та меншу кількість потомства.

З іншого боку, сексуальне розмноження має перевагу в генетичній варіації між індивідами. У цьому типі розмноження генетичне навантаження нащадків відбувається від генів двох батьків, і не є ідентичним тому, що відбувається у жодного з них.

Чим більша генетична мінливість у популяції, тим більша її швидкість еволюції. Населення з високою генетичною мінливістю мають різні механізми реагування на зміни свого оточення, оскільки вони можуть виробляти людей з чудовими можливостями адаптації.

Список літератури

Alexopoulus, CJ, Mims, CW та Blackwell, M. Editors. (дев'ятнадцять дев'яносто шість). Вступна мікологія. 4-е видання. Нью-Йорк: Джон Вілей і сини.
Clark, J. and Haskins, EF (2013) Ядерний репродуктивний цикл у міксоміцетах: огляд. Мікосфера. 4 (2): 233–248.doi: 10.5943 / мікосфера / 4/2/6
Дайтон, Дж. (2016). Грибкові екосистемні процеси. 2-е видання. Бока Ратон: Преса CRC.
Кавана, К. Редактор. (2017). Гриби: біологія та застосування. Нью-Йорк: Джон Вілі.
Ештон Г.Д. та Дайєр П.С. (2016). Статевий розвиток грибів та його використання в системах експресії генів. У: Schmoll M., Dattenböck C. (eds) Системи експресії генів у грибах: вдосконалення та застосування. Грибкова біологія. Спрингер.

ЩО ТАКЕ ПЛАЗМОГАМІЯ? - БІОЛОГІЯ - 2025