ISOGAMY: الخصائص والأنواع - مادة الاحياء - 2025

و إنسال متماثل الأعراس هو الجهاز التناسلي المصنع حيث الأمشاج هي مشابهة شكليا. يحدث التشابه في الشكل والحجم ، ولا يمكن تمييز الخلايا الجنسية للذكور والإناث. يعتبر هذا الجهاز التناسلي أسلافًا. يحدث في مجموعات مختلفة من الطحالب والفطريات والأوليات.

يمكن أن تكون الأمشاج المتضمنة في isogamy متحركة (مهدبة) أم لا. اتحاد الشيء نفسه يحدث عن طريق الاقتران. تندمج الخلايا الجنسية غير المتمايزة وتتبادل المواد الجينية.

Isogamy. تم التعديل من M. Piepenbring ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

يمكن أن يكون Isogamy متماثلًا أو غير متجانسة. إنه متماثل عندما يحدث الاندماج بين الأمشاج التي لها نفس الجينوم. في isogamy غير المتجانسة ، الأمشاج لها تركيبة جينية مختلفة.

مميزات

المصدر: M. Piepenbring

يحدث التكاثر عن طريق التزاوج عن طريق الاقتران. في هذا ، ينتقل محتوى خلية إلى أخرى ويحدث الاندماج.

تشارك عمليات carigamy (اندماج النوى) و plasmogamy (اندماج السيتوبلازم). قد يترافق تمايز الخلايا الجسدية إلى الخلايا الجنسية مع الظروف البيئية. يمكن أن يؤثر التفاعل مع أفراد آخرين من نفس النوع أيضًا.

بعد حدوث التمايز ، يجب أن تجد الأمشاج الخلايا الجنسية الأخرى وتتعرف عليها. في المجموعات التي يحدث فيها التزاوج ، يحدث التعرف على الأمشاج ودمجها بطرق مختلفة.

يمكن أن تكون الخلايا الجنسية سوطية أو غير متحركة. في بعض الحالات تكون كبيرة ، كما هو الحال في بعض الطحالب الخضراء.

أنواع

هناك نوعان من isogamy المرتبطة بالتركيب الجيني للأمشاج.

Homothalic isogamy

يتم تصريف أمشاج الفرد مع مجموعة أخرى من نفس المجموعة النسيليّة. في هذه الحالة ، يعتبر الإخصاب الذاتي يحدث.

جميع النوى لها نفس التركيب الجيني ولا يوجد تفاعل مع نمط وراثي مختلف. تتمايز الخلايا الجسدية مباشرة في الخلايا الجنسية.

تتشكل الجاميطات في مجموعات نسيليه ، ويحدث الاندماج لاحقًا لتشكيل الزيجوت.

isogamy غير متجانسة

يتم إنتاج الجاميطات في أفراد مختلفين ، ولديهم تركيبة جينية مختلفة.

يلزم وجود توافق جيني في الجاميطات حتى يحدث الاندماج. يتكون نوعان من الأمشاج بشكل عام. "زائد" و "ناقص" متوافقان مع بعضهما البعض.

تشكل الخلية المشيمية (التي تنتج الأمشاج) من نوع واحد زوجًا مع النوع الآخر. يتم التعرف على هذه من خلال الاتصالات الكيميائية التي تنطوي في بعض الحالات على إنتاج الفرمون.

الكائنات الحية ذات الأمشاج المتساوية

يبدو أن حالة تماثل الزوجات تسود في الكائنات أحادية الخلية ، في حين أن تباين الزوجات يكاد يكون عالميًا لحقيقيات النوى متعددة الخلايا. في معظم سلالات حقيقية النواة للكائنات وحيدة الخلية ، تكون الأمشاج متساوية في الحجم ولا نفرق بين الذكور والإناث.

الكائنات الحية النموذجية

في حقيقيات النوى ، هناك عدد كبير من الأنواع ذات الأمشاج المتساوية. ومع ذلك ، سنذكر فقط الأجناس التي تظهر باستمرار في الأدبيات البيولوجية - على الرغم من وجود المزيد.

الأميبا الاجتماعية المعروفة لنوع Dictyostelium discoideum ، الخميرة الشائعة التي نستخدمها لصنع طعام Saccharomyces cerevisiae ، والطفيلي الأولي الذي يسبب مرض النوم المثقبيات البروسية كلها أمثلة على الكائنات الحية ذات الأمشاج المتطابقة.

في الطحالب الخضراء ، يعتبر التماثل الزواج ظاهرة شائعة. في الواقع ، هناك نوعان من isogamy في هذه الكائنات الحية.

تنتج بعض الأنواع أمشاجًا متوسطة الحجم نسبيًا بنظام ضوئي يمثلها بقعة عين. الأنواع الأخرى لها نفس الأمشاج ، لكنها أصغر بكثير مما كانت عليه في الحالة السابقة. كما أنها تفتقر إلى بقعة العين.

استثناءات من القاعدة

ومع ذلك ، لا يمكن إجراء مثل هذه الملاحظة الجذرية وتقييد الأمشاج المتساوية في الأنساب أحادية الخلية والتباين في الكائنات متعددة الخلايا.

في الواقع ، تقدم النباتات بعض الاستثناءات لهذه القاعدة ، حيث أن أجناس الطحالب الخضراء الاستعمارية مثل Pandorina و Volvulina و Yamagishiella تقدم حالة isogamy.

هناك أيضًا استثناءات في الاتجاه المعاكس ، نظرًا لوجود كائنات وحيدة الخلية ، مثل الطحالب الخضراء من رتبة Bryopsidales التي تقدم أمشاج مختلفة.

Isogamy في الطحالب

في الطحالب ، لوحظ وجود نوعين من الخلايا الجنسية المرتبطة بتزاوج الزواج.

في بعض المجموعات ، تكون الأمشاج متوسطة الحجم ولها آليات ضوئية. هناك بقعة عين يتم تحفيزها بالضوء.

ترتبط بشكل عام بوجود البلاستيدات الخضراء والقدرة على تراكم المواد الاحتياطية. في حالات أخرى ، تكون الأمشاج صغيرة جدًا ولا تحتوي على بقعة للعين.

يحدث التكاثر الجنسي في الطحالب المتماثلة بطريقة مختلفة.

كلاميدوموناس

إنها مجموعة من الطحالب الخضراء أحادية الخلية ، مع سوطين. يقدم isogamy غير متجانسة. يمكن أن يحدث التماثل المتماثل في بعض الأنواع.

تتمايز الخلايا الخضرية أحادية الصيغة الصبغية إلى خلايا جنسية عندما تزداد ظروف النيتروجين في الوسط. هناك نوعان من الأمشاج ، بمكملات وراثية مختلفة.

تنتج الجاميطات agglutinins (جزيئات الالتصاق) التي تعزز ارتباط الأسواط. بعد الاندماج ، توفر الأمشاجتان المعلومات الجينية اللازمة لنمو الجنين.

كلوستيروم

تنتمي هذه الطحالب إلى قسم Charyophyta. هم أحادي الخلية. يقدمون التماثل المتماثل وغير المتجانسة.

Gametes ليست متحركة. في هذه الحالة ، عندما تنشأ الخلايا الجنسية ، تتشكل حليمة الاقتران. يتم إطلاق السيتوبلازم عن طريق تحطيم جدار الخلية.

في وقت لاحق ، يحدث اندماج البروتوبلازم لكل من الأمشاج ويتكون الزيجوت. يعتبر التجاذب الكيميائي بين الأنواع الجينية المختلفة يحدث في تماثل الزواج غير المتجانسة.

الطحالب البنية

إنها كائنات متعددة الخلايا ، لها أمشاج متساوية سوطية. مجموعات أخرى تتكاثر عن طريق التباين أو الزواج.

الجاميتات هي نفسها من الناحية الشكلية ، لكنها تتصرف بشكل مختلف. هناك أنواع يطلق فيها النوع الأنثوي الفيرومونات التي تجذب النوع الذكري.

في حالات أخرى ، يتحرك نوع واحد من الأمشاج لفترة قصيرة. ثم ابتلع السوط وأطلق الفيرومونات. النوع الآخر يتحرك لفترة أطول وله مستقبل لإشارة الفرمون.

Isogamy في الفطريات

يحدث التماثل بين كلا النوعين المتجانسين وغير المتجانسين. في معظم الحالات ، يرتبط التعرف على الأمشاج بإنتاج الفيرومونات.

الخميرة

في العديد من المجموعات أحادية الخلية مثل Saccharomyces ، تتمايز الأمشاج استجابة لتغير في تكوين وسط الثقافة. في ظل ظروف معينة ، مثل انخفاض مستويات النيتروجين ، تنقسم الخلايا الجسدية عن طريق الانقسام الاختزالي.

يتم التعرف على الجاميطات ذات التركيب الجيني المختلف من خلال إشارات الفرمون. تشكل الخلايا إسقاطات نحو مصدر الفيرومونات وتنضم إلى قممها. تهاجر نوى كلا الأمشاج حتى تندمج وتشكل خلية ثنائية الصبغيات (زيجوت).

الفطريات الخيطية

هم كائنات متعددة الخلايا. يقدمون بشكل رئيسي أنظمة غير متجانسة. أثناء التطور الجنسي يشكلون هياكل مانحة (ذكور) وتقبلية (أنثى).

يمكن أن يحدث اندماج الخلية بين واصلة وخلية أكثر تخصصًا أو بين خيطين. يحفز دخول نواة المتبرع (ذكر) في الواصلة نمو الجسم المثمر.

النوى لا تندمج على الفور. يشكل الجسم الثمرى بنية ثنائية النواة ، مع نوى من تكوين وراثي مختلف. بعد ذلك ، تندمج النوى وتنقسم بواسطة الانقسام الاختزالي.

Isogamy في البروتوزوا

يحدث التزاوج في مجموعات وحيدة الخلية من الجلد. تنشئ هذه الكائنات الهدبية اتصالًا هيوليًا بين الأمشاج في مناطق متخصصة من غشاء البلازما.

تحتوي المجموعات الهدبية على نواتين ، نواة كبيرة ونواة صغيرة. النواة الكبيرة هي الشكل الجسدي. تنقسم النواة الميكروية ثنائية الصبغة عن طريق الانقسام الاختزالي وتشكل الأمشاج.

يتم تبادل النوى أحادية الصيغة الصبغية بواسطة جسر حشوي. بعد ذلك ، يتم استعادة السيتوبلازم لكل خلية واستعادة استقلاليتها. هذه العملية فريدة داخل حقيقيات النوى.

في Euplotes ، يتم إنتاج فيرومونات معينة من كل نوع وراثي. تتوقف الخلايا عن النمو الجسدي عندما تكتشف فرمونًا من تركيبة جينية مختلفة.

بالنسبة لأنواع Dileptus ، يتم عرض جزيئات التعرف على سطح الخلية. الأمشاج المتوافقة مرتبطة ببروتينات الالتصاق في الأهداب.

في Paramecium ، يتم إنتاج مواد التعرف بين الأمشاج المتوافقة. هذه المواد تعزز اتحاد الخلايا الجنسية ، وكذلك الالتصاق والاندماج اللاحق.

العواقب البيئية والتطورية

الاستثمار الأبوي المتماثل

في علم الأحياء التطوري ، أحد أكثر الموضوعات التي نوقشت عندما نتحدث عن الكائنات الحية المعقدة (مثل الثدييات) هو الاستثمار الأبوي. تم تطوير هذا المفهوم من قبل عالم الأحياء البارز السير رونالد فيشر في كتابه "النظرية الوراثية للانتقاء الطبيعي" ، ويتضمن نفقات الوالدين من أجل رفاهية الشباب.

تعني المساواة في الأمشاج أن الاستثمار الأبوي سيكون متماثلًا لكل من الكائنات الحية المشاركة في الحدث التناسلي.

على عكس نظام التباين ، حيث يكون الاستثمار الأبوي غير متماثل ، فإن الأمشاج الأنثوية هي التي توفر معظم الموارد غير الجينية (المغذيات ، وما إلى ذلك) لتطوير الزيجوت. مع تطور الأنظمة التي تقدم ازدواج الشكل في الأمشاج ، تطور أيضًا عدم تناسق في الكائنات الأبوية.

تطور

وفقًا للأدلة وأنماط التكاثر التي نجدها في الأنواع الحديثة ، يبدو من المنطقي اعتبار التزاوج هو حالة الأجداد ، والتي تظهر في المراحل الأولى من التكاثر الجنسي.

في العديد من سلالات الكائنات متعددة الخلايا ، مثل النباتات والحيوانات ، تطور نظام التكاثر التفاضلي بشكل مستقل ، حيث تكون الأمشاج الأنثوية كبيرة وغير متحركة وتكون الذكور صغيرة ولديها القدرة على الانتقال إلى البويضة.

على الرغم من أن المسارات الدقيقة للتغيير من حالة متجانسة إلى حالة متباينة غير معروفة ، فقد تمت صياغة العديد من النظريات.

النظرية 1

يسلط أحدهم الضوء على المفاضلة المحتملة بين حجم الأمشاج وعددها. وفقًا لهذه الحجة ، فإن أصل تباين الزيجوت هو استراتيجية مستقرة تطوريًا ناتجة عن الانتقاء التخريبي في البحث عن كفاءة وبقاء الزيجوت.

النظرية 2

تسعى نظرية أخرى إلى تفسير هذه الظاهرة كطريقة لتعويض خلية غير متحركة (البويضة) مع العديد من الخلايا التي لديها القدرة على الحركة (الحيوانات المنوية).

النظرية 3

تشرح وجهة نظر ثالثة توليد التباين كخاصية تكيفية لتجنب التعارض بين النواة والسيتوبلازم بسبب الميراث أحادي الوالدين للعضيات.

المراجع

1. Hadjivasiliou Z and A Pomiankowski (2016) تشير إشارات Gamete إلى تطور أنواع التزاوج وعددها. فيل. عبر. R. Soc. B 371: 1-12.
2. Lehtonen J و H Kokko و GA Parker (2016) ماذا تعلمنا الكائنات الحية المتشابهة عن الجنس والجنسين؟ عبر. R. Soc. B 371: 20150532.
3. Ni M و M Fererzaki و S Sun و X Wang و J Heitman (2011) Sex in fungi. Annu. القس جينيه. 45: 405-430.
4. Togashia T و JL Bartelt و J Yoshimura و K Tainakae و PA Cox (2012) توضح المسارات التطورية التطور المتنوع للتشابه بين الزوجات والتباين في الطحالب البحرية الخضراء. Proc Natl Acad Sci 109: 13692-13697.
5. Tsuchikane Y.M Tsuchiya و F Hinka و H Nozaki و H Sekimoto (2012) تشكيل Zygospore بين سلالات متجانسة وغير متجانسة من Closterium. ريبرود نبات الجنس 25: 1-9.