САМООПЛОЖДАНЕ: ПРИ ЖИВОТНИ, РАСТЕНИЯ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Самостоятелно оплождане е на Съюза на мъжки и женски гамети на едно и също лице. Среща се в организми, които са хермафродити - същества, които съчетават мъжките и женските функции в един индивид, последователно или едновременно.

Когато производството на гамети от двата типа се припокриват във времето (поне във времето), хермафродитите са едновременни. Тази модалност предлага възможност за самооплождане.

Самооплождането се извършва при няколко вида растения Източник: pixabay.com

В многоклетъчните организми, особено в растенията и животните, хермафродитът изглежда е широко разпространено явление.

Самооплождането е оптимална стратегия за постоянна среда с малка наличност на партньора. Това обаче носи някои отрицателни последици, като депресия поради последователност.

При това явление генетичната изменчивост на популацията е намалена, което намалява способността й да се адаптира към промените в околната среда, устойчивостта към патогени или тревопасни животни. Тези аспекти изглежда са важни за родословието на растенията и животните.

В растенията

В растенията е обичайно един и същ индивид да бъде „бащата и майката“ на семената си. Въпреки че основната роля на цветята е - най-вероятно - да насърчават кръстосаното торене, при хермафродитните видове може да съществува самооплождане.

Някои примери за растения, при които се среща това явление, са грах (организмът, използван от Грегор Мендел, за да разработи основните закони на наследяване, където самооплождането е било решаващо за процеса) и някои бобови растения.

В случая с цветя на соята например, цветята могат да се отворят, за да позволят кръстосано опрашване от насекоми, или могат да останат затворени и самоопрашващи се.

При животни

Според Jarne et al. (2006), с изключение на насекомите, приблизително една трета от животинските видове представят феномена на хермафродитизъм. Този факт улесни еволюцията на самооплождането при много животински видове.

Разпределението на скоростите на самооплождане е подобно на това при растенията, което предполага, че подобни процеси са протичали и в двете линии в полза на развитието на самооплождането.

За Jarne et al. (2006), хермафродитизмът е рядък при фила на по-големи животни, предимно членестоноги. Това е често срещано явление в по-малките фила, включително морски гъби, медузи, плоски червеи, мекотели, морски шприцове и костенурки.

Тези автори откриха, че събитието на самооплождането се случва в таксони, където гамети (както мъжки, така и женски) се произвеждат на едно място или жлеза, както се случва при белодробни охлюви.

Може да възникне и в ситуации, когато гамети се произвеждат на различни места или когато те се изхвърлят във водата, както се случва при морските видове.

При някои трематоди и олигохети самообразуването се появява след необходимо копулация при един и същ индивид.

Предимства на самооплождането

Има някои предимства на самооплождането в краткосрочен план. Първо, както женските, така и мъжките гамети произхождат от един и същи родителски индивид.

По този начин организмите се възползват допълнително 50% от предаването на гените си - в сравнение само с типичния 50% принос на сексуалното възпроизвеждане, тъй като останалите 50% съответстват на този, допринесен от сексуалния партньор.

Самооплождането също може да бъде благоприятно, когато регионът, обитаван от въпросния вид, се характеризира с нисък брой потенциални партньори или, в случай на растения, в райони, където има малка наличност на опрашители.

Освен това при растителните видове самооплождането би довело до икономия на енергия, тъй като цветята на тези растения могат да бъдат малки (те вече не трябва да са големи и видими, за да привличат опрашители) с ограничено количество прашец.

По този начин самооплождането осигурява размножаване и увеличава колонизацията на района. Най-приетата екологична хипотеза за обяснение на еволюцията на самооплождането е свързана с гарантиране на репродукцията.

Недостатъци на самолечението

Основният недостатък на самолечението се счита за инбридинг депресия. Това явление предполага намаляване на годността или биологичното отношение на родословното потомство във връзка с кръстосаното потомство.

Поради тази причина има видове, които макар да са хермафродити, имат механизми за предотвратяване на самооплождането. Основните механизми ще бъдат разгледани в следващия раздел.

Настоящият възглед за развитието на самооплождането включва екологични и еволюционни сили. От гледна точка на Фишер, се предполага взаимодействие между очевидните предимства на самооплождането и депресията поради роднинство.

Този модел предсказва образуването на самооплождане или чисти кръстоски в резултат на разрушителен подбор (когато се предпочитат крайностите на черта), което не благоприятства увеличаването на честотата на междинните варианти.

По този начин моделите предлагат еволюцията на тази система като взаимодействие на нейните ползи спрямо нейните недостатъци.

От своя страна екологичните модели предлагат междинни темпове на самооплождане.

Механизми, които предотвратяват самооплождането в растенията

Широко известно е, че сексуалното възпроизвеждане осигурява огромни ползи. Сексът увеличава генетичното разнообразие на потомците, което се изразява в по-голяма вероятност наследниците да се изправят пред по-големи предизвикателства, като промени в околната среда, патогенни организми, наред с други.

За разлика от тях самооплождането се извършва при определени културни растения и животни. Предполага се, че този процес гарантира, че новият индивид ще се развива пълноценно, а също така е жизнеспособна стратегия - въпреки че зависи от вида и условията на околната среда.

Установено е, че в различни покритосеменни растения има механизми, които предотвратяват самооплождането в хермафродитни организми, усложнявайки се по различни начини, чрез които цветето може да оплоди себе си.

Тези бариери увеличават генетичното разнообразие на популацията, тъй като се стремят да гарантират, че женските и мъжките гамети произхождат от различни родители.

Растенията, които представят цветя с функционални тичинки и килими, избягват да се саморазправят с несъответствието на времето на зреене на структурите. Друга модалност е структурна конструкция, която предотвратява прехвърлянето на цветен прашец.

Най-често срещаният механизъм е самосъвместимостта. В този случай растенията са склонни да отхвърлят собствения си прашец.

Препратки

1. Jarne, P., & Auld, JR (2006). Животните го смесват също: разпределението на самоплождането между хермафродитни животни. Еволюция, 60 (9), 1816-1824.
2. Jiménez-Durán, K., & Cruz-García, F. (2011). Сексуална несъвместимост, генетичен механизъм, който предотвратява самооплождането и допринася за разнообразието на растенията. Мексиканско списание Fitotecnia, 34 (1), 1-9.
3. Lande, R., & Schemske, DW (1985). Еволюцията на самооплождането и инбридинговата депресия при растенията. I. Генетични модели. Еволюция, 39 (1), 24-40.
4. Schärer, L., Janicke, T., & Ramm, SA (2015). Сексуален конфликт при хермафродитите. Перспективи на студеното пролетно пристанище в биологията, 7 (1), a017673.
5. Slotte, T., Hazzouri, KM, Ågren, JA, Koenig, D., Maumus, F., Guo, YL,… & Wang, W. (2013). Геномът на рубеола Capsella и геномните последици от бързото развитие на чифтосването. Природна генетика, 45 (7), 831.
6. Райт, SI, Kalisz, S., & Slotte, T. (2013). Еволюционни последици от самооплождането при растенията. Производства. Биологични науки, 280 (1760), 20130133.