КАКВО Е ПЛАЗМОГАМИЯ? - БИОЛОГИЯ - 2025

В plasmogamia е етап на половото размножаване, в който сливането на cytoplasms на гамети или полови клетки става без сливането на техните ядра. Плазмогамията е често срещана при гъбичките, като е първият етап от тяхното сексуално възпроизвеждане. Може да се появи и в растителни и животински клетки, които са били слети и култивирани.

Гаметите са специални клетки, диференцирани от останалите клетки на организма, поради тяхната морфология и репродуктивната функция, която изпълняват. В някои случаи процесът на плазмогамия протича не между диференцирани гамети, а между недиференцирани соматични клетки (плазмогамия от типа соматогамия).

Фигура 1. Различни етапи на развитие на женския гейтангъм (Oogonio) на Saprolegnia sp. (Оомикота). A: незрял oogonium, B: развиващ се oogonium; C: зрял oogonium, D: яйца. Източник: Джон Хаусман

След период на интензивен растеж гъбите навлизат във фаза на възпроизводство, образувайки и отделяйки голям брой спори. Спорите обикновено са едноклетъчни и се получават чрез фрагментиране на мицела или в рамките на специализирани структури като спорангии, спорофори или гаметании.

Спорите могат да се произвеждат асексуално или косвено при сексуално възпроизвеждане. Сексуалното размножаване при гъби, както и в други организми, включва сливането на две ядра, които съдържат генетичната информация на всеки родителски индивид. Ядрата се срещат физически, когато две полови клетки или гамети се обединят.

Етапи на сексуално възпроизвеждане на гъбички

Сексуалната репродукция може да се определи като механизъм, който постоянно подновява генетичния товар на индивидите от биологичен вид. Той е важен източник на генетична променливост, което позволява по-голям капацитет за адаптиране към новите условия на околната среда.

Процесът на сексуално възпроизвеждане на гъбички има уникални и специфични характеристики на това царство.

В други еукариотни организми (с ядрени и мембранно затворени органели), като растения, животни и протестисти (много прости еукариоти, без диференцирани тъкани), клетъчното делене включва разтваряне и възстановяване на ядрената мембрана.

При гъбичките ядрената мембрана остава непокътната през целия процес; при някои видове, които са изключение, ядрената мембрана се разрушава, но само частично.

Сексуалното размножаване на гъбички протича на три етапа: плазмогамия, кариогамия и мейоза. Продължителността на всяко събитие или стадий на сексуално размножаване варира и интервалите между тези събития също са различни, в зависимост от вида на организма.

При примитивните, по-слабо еволюирали гъби, кариогамията се появява почти веднага след плазмогамия. За разлика от това, при по-високите, по-еволюирали гъби има интервал между двата етапа.

Plasmogamy

Плазмогамията или сливането на клетки е първият етап на сексуално размножаване при гъбички, при който две гамети, които са генетично различни хаплоидни клетки, се сливат, в резултат на което се получава клетка с две хаплоидни ядра. В плазмогамията се обединяват само цитоплазмите на двете родителски хаплоидни гамети.

Хаплоидните клетки съдържат единичен набор от хромозоми и са представени като: n. Диплоидните клетки имат две групи хромозоми; са символизирани като: 2n.

Karyogamy

В следващия етап, наречен кариогамия, става сливането или обединяването на двете хаплоидни ядра на родителските гамети, което поражда клетка с диплоидно ядро.

С сливането на ядрата се получава нова клетка, наречена зигота. Ядрото на тази зигота съдържа удвоен брой хромозоми (т.е. е диплоидно или 2n).

смекчен израз

Мейозата е последният стадий на сексуална репродукция, при който броят на хромозомите отново се намалява наполовина. При мейозата една диплоидна клетка (2n) произвежда четири хаплоидни клетки (n).

При мейозата се наблюдават и процеси на рекомбинация на хромозоми, които гарантират, че генетичният състав (или генетично натоварване) на новите клетки е различен от този на гаметите-предшественици на целия процес.

Видове плазмогамия

Гъбичките използват различни методи за съединяване на две хаплоидни ядра на съвместими клетки, тоест за плазмогамия.

Плазмогамията се среща по-често в клетки, които не се различават по морфология и в този случай се нарича изогамия. Когато клетките, които сливат цитоплазмите си, са с различна големина, плазмогамията се нарича анизогамия.

Има 5 основни типа плазмогамия, които са следните: гаметен синтез, гейтангенна копулация, гейтангална фузия, сперматизация и соматогамия. Тези видове плазмогамия са описани по-долу.

Гаметен синтез

Някои гъбички произвеждат специализирани полови клетки (гамети), които се освобождават от половите органи, наречени gametangia, както видяхме по-рано.

Сливането на едноклетъчни гамети се случва в случай, че двете или поне една от тях са подвижни. Подвижността на спорите зависи от наличието им на жгутици, които им позволяват да се придвижват да плуват, в този случай те се наричат ​​зооспори. Обикновено двете гамети, които се сливат, са с еднакъв размер и се наричат ​​изогамни зооспори.

Понякога може да се случи, че една гамета е по-голяма от другата (анизогамни гамети). В род Monoblepharis на phylla Chytridiomycota, подвижните мъжки гамети се освобождават от мъжкия гаметаний или антеридий.

По-късно мъжките гамети проникват в женски гаметаний (наречен оогониум) и оплождат големите, неподвижни женски гамети (наречени оосфери).

Gametangial съвкупление

При други гъбички два гаметангии влизат в контакт и ядрото преминава от мъжкия в женския гейтангиум. В този случай гаметангиите служат като гамети.

Този вид плазмогамия се среща в организми от групата Oomycota, при които малките мъжки гейтангдии (антеридии) произвеждат оплождащи тръби, които растат, разклоняват се и след това се сливат с по-големия женски гейтангъм (огониум).

Оплодителните тръби позволяват на ядрата на мъжките гамети да преминат през фин проникващ щифт и да се слеят с женските гамети (оосфери).

Фигура 2. Водна плесен от група Oomycota, растяща върху мъртви ларви. Тази мухъл проявява плазмогамия от типа на копатален тип. Източник: TheAlphaWolf

Fusion на gametangia

При този тип плазмогамия гаметангиите се сливат и обединяват своите ядра. Например, спорите на гъбичките от групата Zigomycota са морфологично идентични, растат заедно и образуват диференцирани гейтангеи, които се сливат, образувайки зигота или яйце. По-късно тази зигота се трансформира в дебелостенна зигоспора.

Фигура 3. Зрял зигоспорангиум на гъби от групата Zigomycota. Източник: Джон Хаусман

Spermatization

Сперматизацията се състои в сливането на едноядрени клетки (с едно ядро), а не подвижни (без фланела), с женски гейтангъм.

Somatogamy

Някои по-еволюирали гъбички не произвеждат гаметании. В тези случаи вегетативните соматични хифи, които образуват тялото на гъбичките, придобиват сексуална функция, влизат в контакт, сливат се и обменят своите ядра помежду си.

Този тип плазмогамия възниква при сливане на вегетативни, несексуални структури, като хифи и клетки от дрожди.

Предимства и недостатъци на сексуалната репродукция

Възпроизвеждането на сексуалния тип има някои недостатъци в сравнение с възпроизвеждането на асексуален тип. Тези недостатъци включват увеличаване на енергийните разходи за получаване на гамети за среща, по-бавно възпроизвеждане и по-малко потомство в резултат.

От друга страна, сексуалното възпроизводство има предимството да генетично варира между отделните индивиди. При този тип репродукция генетичното натоварване на потомците идва от гените на двамата родители и не е идентично с това на нито един от двамата.

Колкото по-голяма е генетичната изменчивост в една популация, толкова по-голяма е скоростта на нейната еволюция. Популациите с висока генетична променливост имат различни механизми за реакция на промените в средата им, тъй като те могат да произведат индивиди с превъзходни способности за адаптиране.

Препратки

1. Alexopoulus, CJ, Mims, CW и Blackwell, M. Editors. (деветнадесет деветдесет и шест). Уводна микология. 4-то издание. Ню Йорк: Джон Уайли и синове.
2. Clark, J. and Haskins, EF (2013) Ядреният репродуктивен цикъл в миксомицетите: преглед. Mycosphere. 4 (2): 233–248.doi: 10.5943 / микосфера / 4/2/6
3. Дайтън, Дж. (2016). Гъбични екосистемни процеси. 2-ро издание. Boca Raton: CRC Press.
4. Кавана, К. Редактор. (2017). Гъбички: Биология и приложения. Ню Йорк: Джон Уайли.
5. Ashton GD и Dyer PS (2016). Сексуалното развитие на гъбичките и употребите му в генните експресионни системи. В: Schmoll M., Dattenböck C. (eds) Генни експресионни системи в гъбички: напредък и приложения. Гъбична биология. Springer.