IZOGÁMIA: JELLEMZŐK ÉS TÍPUSOK - BIOLÓGIA - 2026

Az izogamia növényi szaporodási rendszer, ahol a ivarsejtek morfológiailag hasonlóak. A hasonlóság alakban és méretben fordul elő, és a férfi és női nemi sejtek nem különböztethetők meg egymástól. Ezt a reproduktív rendszert ősinek tekintik. Algák, gombák és protozoák különböző csoportjaiban fordul elő.

Az izomámában részt vevő ivarsejtek lehetnek mobilok (csillogóak) vagy sem. Ugyanez az egység konjugációval jön létre. A nem differenciált nemi sejtek megolvadnak és genetikai anyagot cserélnek.

Izogámia. Módosítva: M. Piepenbring, a Wikimedia Commonson keresztül

Az izogamia lehet homotál vagy heterotál. Homotál, amikor a fúzió az azonos genomú ivarsejtek között zajlik. A heterotáliás izoamámában a ivarsejtek más genetikai felépítésűek.

jellemzők

Forrás: M. Piepenbring

Az izogamia szaporodása konjugációval történik. Ebben az esetben az egyik cella tartalma a másikba mozog, és fúzió következik be.

A karigamia (a magok fúziója) és a plazmogamia (a citoplazma fúziója) folyamataiban vesznek részt. A szomatikus sejtek szexuális sejtekké történő differenciálódása összefügghet a környezeti feltételekkel. Az ugyanazon faj más egyedeivel való interakció szintén befolyásolhatja.

A differenciálódás után a ivarsejteknek meg kell találniuk és felismerniük más nemi sejteket. Azokban a csoportokban, ahol izogamia fordul elő, a ivarsejtek felismerése és fúziója különféle módon történik.

A nemi sejtek lehetnek flagelált vagy mozdulatlanok. Bizonyos esetekben nagyok, mint néhány zöld algaban.

típusai

Kétféle izogamia létezik a ivarsejtek genetikai felépítéséhez.

Homotálikus izogamia

Az egyén ivarsejtje ugyanazon klonális csoport másik tagjával konjugált. Ebben az esetben az önmegtermékenyülés bekövetkezik.

Az összes magnak azonos genotípusa van, és nincs interakció más genotípussal. A szomatikus sejtek közvetlenül differenciálódnak nemi sejtekké.

A gameiták klonális populációkban alakulnak ki, és később fúzióval alakul ki a zigóta.

Heterotálikus izoamia

A ivarsejteket különféle egyénekben termelik, amelyek genetikai felépítése eltér.

A ivarsejteknek genetikai kompatibilitással kell rendelkezniük a fúzióhoz. Általában kétféle ivarsejt képződik. A "plusz" és "mínusz", amelyek kompatibilisek egymással.

Az egyik típusú gametangialis cella (amely termelte a gameét) párt képez a másik típusú cellával. Ezeket felismerik kémiai kommunikáció útján, amely bizonyos esetekben feromontermeléssel jár.

Organizmusok izogamikus ivarsejtekkel

Úgy tűnik, hogy az egysejtű szervezetekben az izogamia állapota dominál, míg a többsejtű eukariótáknál az anizgaómia szinte egyetemes. Az egysejtű organizmusok legtöbb eukarióta vonalában a ivarsejt azonos méretű, és nem különböztetjük meg a férfiakat és a nőket.

Modell organizmusok

Az eukariótákban jelentős számú faj van izogámás ivarsejtekkel. Azonban csak azokat a nemzetségeket említjük, amelyek a biológiai irodalomban állandóan megjelennek - bár sokkal több.

A Dictyostelium discoideum faj közismert társadalmi amőbaja, a Saccharomyces cerevisiae táplálékhoz használt közönséges élesztő, valamint az alvási betegséget okozó protozoai parazita, a Trypanosoma brucei, mind példák az azonos ivarsejtekkel rendelkező szervezetekre.

A zöld algákban az izogamia gyakori jelenség. Valójában ezekben az organizmusokban kétféle izogamia létezik.

Egyes fajok viszonylag közepes méretű ivarsejteket termelnek, fototaktikus rendszerrel, amelyet egy szemfolt képvisel. Más fajok ugyanolyan ivarsejtekkel rendelkeznek, de sokkal kisebbek, mint az előző esetben. Emellett hiányzik a szemfolt.

Kivételek a szabály alól

Ugyanakkor nem lehet ilyen radikális megfigyelést elvégezni, és az izogamikus ivarsejteket az egysejtű vonalokra és az anizgamicákat a többsejtű lényekre lehet korlátozni.

Valójában a növények néhány kivételt jelentenek e szabály alól, mivel a gyarmati zöld alga nemzetségek, mint például a Pandorina, Volvulina és Yamagishiella, az izogamia állapotát mutatják.

Ellentétes irányban is vannak kivételek, mivel vannak egysejtű szervezetek, például a Bryopsidales rend zöld algái, amelyek különböző ivarsejteket mutatnak.

Izogámia algákban

Algákban megfigyelték az izotómiával kapcsolatos kétféle nemi sejt jelenlétét.

Egyes csoportokban a ivarsejtek közepes méretűek és fototaxis mechanizmusukkal rendelkeznek. Van egy szemfolt, amelyet a fény stimulál.

Általában a kloroplasztok jelenlétével és a tartalékanyagok felhalmozódási képességével társulnak. Más esetekben a ivarsejt nagyon kicsi, és nem rendelkezik szemmel.

A nemi szaporodás az izotóniás algákban más módon történik.

Chlamydomonas

Egy egysejtű zöld algák csoportja, két szárral. Bemutatja a heterotál izoamámát. Egyes fajokban előfordulhat a homothalikus izogamia.

A Haploid vegetatív sejtek nemi sejtekké differenciálódnak, amikor a közegben növekszik a nitrogénviszonyok. Kétféle ivarsejt létezik, eltérő genetikai kiegészítéssel.

A ivarsejtek agglutinineket (adhéziós molekulákat) termelnek, amelyek elősegítik a flagella kapcsolódását. Fúzió után a két ivarsejt biztosítja az embrió fejlődéséhez szükséges genetikai információkat.

Closterium

Ezek az algák a Charyophyta osztályba tartoznak. Egysejtűek. Homotál és heterotáli izoamámát mutatnak be.

A ivarsejtek nem mobilok. Ebben az esetben, amikor a nemi sejtek származnak, konjugációs papilla alakul ki. A citoplazmák a sejtfal lebontásával szabadulnak fel.

Később mindkét ivarsejt protoplazmái fuzionálódnak, és kialakul a zigóta. A különféle genetikai típusok közötti kémiai vonzódást úgy tekintik, hogy a heterothalis izogamiaban előfordul.

Barna alga

Többsejtű organizmusok, amelyek izomgazdag petesejtekkel rendelkeznek. Más csoportok szaporodnak anizómiával vagy oogamiával.

A ivarsejtek morfológiailag azonosak, de eltérően viselkednek. Vannak olyan fajok, amelyekben a nőstények olyan feromonokat szabadítanak fel, amelyek vonzzák a férfi fajtát.

Más esetekben az egyik típusú ivartartalom rövid ideig mozog. Ezután nyelje be a flagellumot és engedje fel a feromonokat. A másik típus hosszabb ideig mozog, és rendelkezik receptorokkal a feromon jelhez.

Izgaamia gombákban

Megtörténik mind a homotál, mind a heterotál típusú izogamia. A legtöbb esetben a ivarsejtek felismerése a feromonok előállításával jár.

Élesztő

Több egysejtű csoportban, például Saccharomyces, a ivarsejtek differenciálódnak a táptalaj összetételének megváltozására adott válaszként. Bizonyos körülmények között, például alacsony nitrogénszint mellett, a szomatikus sejtek meiosissal osztódnak.

A különféle genetikai összetételű ivarsejteket feromon szignálok ismeri fel. A sejtek előrejelzéseket képeznek a feromonok forrása felé, és csatlakoznak az apákhoz. Mindkét ivadékmagja addig vándorol, amíg össze nem olvadnak, és diploid sejtet (zigótát) alkotnak.

Rostos gombák

Többsejtű organizmusok. Főként heterotallikus rendszereket mutatnak be. A szexuális fejlődés során donor (férfi) és receptiv (nő) struktúrákat alkotnak.

A sejtfúzió megtörténhet egy hypha és egy speciálisabb sejt között, vagy két hyphae között. A donormag (hím) belépése a hypha-ba stimulálja a termő test fejlődését.

A magok nem haladnak azonnal össze. A gyümölcstest dikarióta struktúrát alkot, eltérő genetikai összetételű magokkal. Ezt követően a magok megolvadnak és megoszlanak a meiosissal.

Izogámia a protozoákban

Az izogamia az egysejtű flagellate csoportokban fordul elő. Ezek a csillósodott szervezetek citoplazmatikus kapcsolatot létesítenek a ivarsejtek között a plazmamembrán speciális területein.

A csillázott csoportoknak két magja van, egy makronukleusz és egy mikronukleusz. A makronukleusz a szomatikus forma. A diploid mikronukleusz megoszlik a meiozissal és alkotja a ivarat.

A haploid magokat citoplazmatikus híd cseréli. Ezt követően az egyes sejtek citoplazmái helyreállnak, és visszatérnek autonómiájukhoz. Ez a folyamat az eukariótákban egyedülálló.

Az Euplotes-ban az egyes genetikai típusok specifikus feromonjait termelik. A sejtek megállítják a szomatikus növekedést, amikor különféle genetikai összetételű feromonokat észlelnek.

A Dileptus fajok esetében a felismerő molekulák a sejt felületén helyezkednek el. A kompatibilis ivarsejteket adhéziós fehérjék kötik a ciliában.

A parameciumban felismerő anyagokat állítanak elő kompatibilis ivarsejtek között. Ezek az anyagok elősegítik a nemi sejtek egyesülését, valamint adhéziójukat és az azt követő fúziót.

Ökológiai és evolúciós következmények

Szimmetrikus szülői befektetés

Az evolúciós biológiában az összetett szervezetekről (például emlősökről) beszélgetés egyik témája a szülői befektetés. Ezt a koncepciót a kiemelkedő biológus, Sir Ronald Fisher fejlesztette ki a "A természetes szelekció genetikai elmélete" című könyvében, és magában foglalja a szülőknek a fiatalok jóléte költségeit.

Az ivarsejtek közötti egyenlőség azt jelenti, hogy a szülői beruházás szimmetrikus lesz mindkét szaporodási eseményben részt vevő organizmus számára.

Az anizogámia rendszerrel ellentétben, ahol a szülői beruházás aszimmetrikus, és a női ivadék biztosítja a legtöbb nem genetikai forrást (tápanyagokat stb.) A zigóta fejlődéséhez. A spermákban dimorfizmust mutató rendszerek fejlődésével aszimmetria alakult ki a szülő szervezetekben is.

Evolúció

A bizonyítékok és a szaporodási minták szerint, melyeket a modern fajokban találunk, logikusnak tűnik az izomámát ősi állapotnak tekinteni, amely a szexuális szaporodás első szakaszában jelentkezik.

A többsejtű organizmusok számos vonalában, például növényekben és állatokban, differenciális szaporodási rendszer alakult ki egymástól függetlenül, ahol a női ivarsejtek nagyok és mozdulatlanok, a hímivarúak kicsik és képesek petesejtekbe mozdulni.

Annak ellenére, hogy az izogamikusról anizamikus állapotra való átállás pontos pályája nem ismert, számos elméletet fogalmaztak meg.

1. elmélet

Az egyik rávilágít az ivarsejtek mérete és száma közötti lehetséges kompromisszumra. Ezen érvelés szerint az anizogómia eredete egy evolúciósan stabil stratégia, amelyet a zigóta hatékonyságának és túlélésének keresése során zavaró szelekció okoz.

2. elmélet

Egy másik elmélet meg kívánja magyarázni a jelenséget úgy, hogy kompenzálja egy mozdulatlan sejtet (petesejt) sok, mozgásra képes sejttel (a sperma).

3. elmélet

A harmadik nézet az anizogámia generálását adaptív tulajdonságként magyarázza, hogy elkerüljük a mag és a citoplazma közötti konfliktusokat az organellák nem egyéni öröklése miatt.

Irodalom

1. Hadjivasiliou Z és A Pomiankowski (2016) Gamete jelzés a párzási típusok és számuk alakulásának alapjául szolgál. Phil. Trans. R. Soc., B 371: 1-12.
2. Lehtonen J, H Kokko és GA Parker (2016) Mit tanítanak nekünk az izogammák a szexről és a két nemről ?. Trans. R. Soc. B 371: 20150532.
3. Ni M, M Fererzaki, S Sun, X Wang és J Heitman (2011) Szex gombákban. Annu. Genet tiszteletes. 45: 405-430.
4. Togashia T, JL Bartelt, J Yoshimura, K Tainakae és PA Cox (2012) Az evolúciós pályák magyarázatot nyújtanak az izotómia és az anizgaómia változatos evolúciójára a tengeri zöld algákban. Proc Natl Acad Sci 109: 13692-13697.
5. Tsuchikane Y. M Tsuchiya, F Hinka, H Nozaki és H Sekimoto (2012) Zygospore képződése a Closterium homothall és heterotallikus törzsei között. A Sex Plant Reprod 25: 1-9.