الإخصاب الذاتي هو اتحاد الأمشاج الذكور والإناث من نفس الفرد. يحدث في الكائنات الحية التي تكون خنثى - كائنات تجمع بين وظائف الذكور والإناث في فرد واحد ، إما بالتتابع أو في وقت واحد.
عندما يتداخل إنتاج الأمشاج من كلا النوعين مع الوقت (على الأقل في الوقت المناسب) ، تكون الخنثى متزامنة. توفر هذه الطريقة إمكانية الإخصاب الذاتي.
يحدث الإخصاب الذاتي في عدة أنواع من النباتات.
المصدر: pixabay.com
في الكائنات متعددة الخلايا ، وخاصة النباتات والحيوانات ، يبدو أن الخنثى ظاهرة منتشرة على نطاق واسع.
التخصيب الذاتي هو استراتيجية مثالية للبيئات المستمرة مع وجود القليل من الشريك. ومع ذلك ، فإنه يجلب بعض النتائج السلبية ، مثل الاكتئاب بسبب القرابة.
في هذه الظاهرة ، يتم تقليل التباين الجيني للسكان ، مما يقلل من قدرتها على التكيف مع التغيرات البيئية ، ومقاومة مسببات الأمراض أو العواشب. يبدو أن هذه الجوانب مهمة لنسب النباتات والحيوانات.
في النباتات
من الشائع في النباتات أن يكون نفس الفرد "أب وأم" بذورهم. على الرغم من أن الدور الرئيسي للزهور هو - على الأرجح - في تعزيز الإخصاب المتبادل ، يمكن أن يوجد الإخصاب الذاتي في الأنواع الخنثى.
بعض الأمثلة على النباتات التي تحدث فيها هذه الظاهرة هي البازلاء (الكائن الحي الذي استخدمه جريجور مندل لتطوير القوانين الأساسية للوراثة ، حيث كان حدث الإخصاب الذاتي حاسمًا للعملية) وبعض البقوليات.
في حالة أزهار فول الصويا ، على سبيل المثال ، يمكن أن تنفتح الأزهار للسماح بالتلقيح المتبادل عن طريق الحشرات ، أو يمكن أن تظل مغلقة وتلقيح ذاتيًا.
في الحيوانات
وفقًا لـ Jarne et al. (2006) ، باستثناء الحشرات ، ما يقرب من ثلث الأنواع الحيوانية تظهر ظاهرة الخنوثة. هذه الحقيقة سهلت تطور الإخصاب الذاتي في العديد من أنواع الحيوانات.
يتشابه توزيع معدلات التكاثر الذاتي مع تلك الموجودة في النباتات ، مما يشير إلى أن عمليات مماثلة قد عملت في كلا السلالتين لصالح تطور الذات.
بالنسبة لـ Jarne et al. (2006) ، الخنوثة نادرة في شعب الحيوانات الكبيرة ، بشكل أساسي المفصليات. إنها ظاهرة شائعة في الشعب الأصغر ، بما في ذلك الإسفنج البحري ، وقنديل البحر ، والديدان المفلطحة ، والرخويات ، ونافورات البحر ، والحشرات الحلقية.
وجد هؤلاء المؤلفون أن حدث الإخصاب الذاتي يحدث في الأصناف حيث يتم إنتاج الأمشاج (ذكورًا وإناثًا) في موقع أو غدة واحدة ، كما يحدث في القواقع الرئوية.
يمكن أن يحدث أيضًا في المواقف التي يتم فيها إنتاج الأمشاج في أماكن مختلفة ، أو عندما يتم طردها في الماء ، كما يحدث في الأنواع البحرية.
في بعض trematodes و oligochaetes ، تحدث الذات بعد الجماع الضروري في نفس الفرد.
مزايا الإخصاب الذاتي
هناك بعض مزايا الإخصاب الذاتي على المدى القصير. أولاً ، كل من الأمشاج الأنثوية والذكرية تأتي من نفس الفرد الأبوي.
وبالتالي ، تستفيد الكائنات الحية بنسبة 50٪ إضافية من انتقال جيناتها - مقارنةً بمساهمة التكاثر الجنسي النموذجية بنسبة 50٪ فقط ، نظرًا لأن نسبة 50٪ المتبقية تتوافق مع مساهمة الشريك الجنسي.
يمكن أيضًا تفضيل الإخصاب الذاتي عندما تتميز المنطقة التي يسكنها النوع المعني بأعداد منخفضة من الزملاء المحتملين أو ، في حالة النباتات ، في المناطق التي يوجد فيها القليل من الملقحات.
بالإضافة إلى ذلك ، في الأنواع النباتية ، سيؤدي الإخصاب الذاتي إلى توفير الطاقة ، حيث يمكن أن تكون أزهار هذه النباتات صغيرة (لم يعد من الضروري أن تكون كبيرة ومرئية لجذب الملقحات) بكمية محدودة من حبوب اللقاح.
وبالتالي ، فإن الإخصاب الذاتي يضمن التكاثر ويزيد من استعمار المنطقة. ترتبط الفرضية البيئية الأكثر قبولًا لشرح تطور الإخصاب الذاتي بضمان التكاثر.
عيوب الذات
العيب الرئيسي في التزاوج هو اكتئاب الأقارب. هذه الظاهرة تعني الحد من اللياقة أو الموقف البيولوجي لذرية الأقارب فيما يتعلق بالنسل الهجين.
لهذا السبب ، هناك أنواع ، على الرغم من كونها خنثى ، لديها آليات لمنع الإخصاب الذاتي. سيتم تناول الآليات الرئيسية في القسم التالي.
تتضمن النظرة الحالية لتطور الإخصاب الذاتي قوى بيئية وتطورية. من منظور فيشر ، يُفترض وجود تفاعل بين المزايا الواضحة للإخصاب الذاتي والاكتئاب بسبب قرابة الأقارب.
يتنبأ هذا النموذج بتشكيل التخصيب الذاتي أو التهجينات النقية ، نتيجة الانتقاء التخريبي (عندما يتم تفضيل أقصى درجات السمة) ، والذي لا يفضل زيادة تواتر المتغيرات الوسيطة.
وبهذه الطريقة ، تقترح النماذج تطور هذا النظام باعتباره التفاعل بين فوائده مقابل عيوبه.
النماذج البيئية ، من جانبها ، تقترح معدلات وسيطة للتخصيب الذاتي.
آليات تمنع التخصيب الذاتي في النباتات
من المعروف على نطاق واسع أن التكاثر الجنسي يوفر فوائد هائلة. يزيد الجنس من التنوع الجيني للأحفاد ، مما يترجم إلى احتمال أكبر بأن الخلفاء يمكن أن يواجهوا تحديات أكبر ، مثل التغيرات البيئية ، والكائنات المسببة للأمراض ، من بين أمور أخرى.
في المقابل ، يحدث الإخصاب الذاتي في بعض نباتات وحيوانات المحاصيل. يُقترح أن تضمن هذه العملية تطور الفرد الجديد بشكل كامل ، وهي أيضًا استراتيجية قابلة للتطبيق - على الرغم من أنها تعتمد على الأنواع والظروف البيئية.
لقد وجد أنه في أنواع كاسيات البذور المختلفة توجد آليات تمنع الإخصاب الذاتي في الكائنات الخنوثة ، مما يعقد بطرق مختلفة يمكن للزهرة أن تخصب نفسها.
تزيد هذه الحواجز من التنوع الجيني للسكان ، لأنها تسعى إلى ضمان أن الأمشاج الأنثوية والذكور تأتي من آباء مختلفين.
النباتات التي تقدم أزهارًا بأسدية وظيفية وكاربيل تتجنب التكاثر الذاتي مع تناقض وقت نضج الهياكل. طريقة أخرى هي الترتيب الهيكلي الذي يمنع انتقال حبوب اللقاح.
الآلية الأكثر شيوعًا هي عدم التوافق الذاتي. في هذه الحالة ، تميل النباتات إلى رفض حبوب اللقاح الخاصة بها.
المراجع
- جارن ، ب ، وأولد ، جيه آر (2006). تمزجها الحيوانات أيضًا: توزيع الإخصاب الذاتي بين الحيوانات الخنثى. التطور، 60 (9) ، 1816-1824.
- Jiménez-Durán، K.، & Cruz-García، F. (2011). عدم التوافق الجنسي ، آلية وراثية تمنع التخصيب الذاتي وتساهم في تنوع النبات. مجلة فيتوتكنيا المكسيكية ، 34 (1) ، 1-9.
- Lande ، R. ، & Schemske ، DW (1985). تطور الإخصاب الذاتي والاكتئاب الداخلي في النباتات. I. النماذج الجينية. التطور ، 39 (1) ، 24-40.
- Schärer ، L. ، Janicke ، T. ، & Ramm ، SA (2015). الصراع الجنسي في المخنثين. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء ، 7 (1) ، a017673.
- سلوت ، ت ، هازوري ، KM ، Ågren ، JA ، Koenig ، D. ، Maumus ، F. ، Guo ، YL ،… & Wang ، W. (2013). جينوم الكابسيلا الحصبة الألمانية والعواقب الجينية لتطور نظام التزاوج السريع. علم الوراثة الطبيعي، 45 (7) ، 831.
- رايت ، سي ، كاليسز ، س ، وسلوت ، ت. (2013). العواقب التطورية للتخصيب الذاتي في النباتات. الإجراءات. العلوم البيولوجية ، 280 (1760) ، 20130133.