การปฏิสนธิด้วยตัวเองคือการรวมกันของ gametes ตัวผู้และตัวเมียของบุคคลคนเดียวกัน มันเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตที่เป็นกระเทย - สิ่งมีชีวิตที่รวมฟังก์ชั่นชายและหญิงในบุคคลเดียวไม่ว่าจะตามลำดับหรือพร้อมกัน
เมื่อการผลิต gametes ของทั้งสองประเภททับซ้อนกันในเวลา (อย่างน้อยก็ในเวลา) กระเทยจะพร้อมกัน วิธีนี้เสนอความเป็นไปได้ในการปฏิสนธิด้วยตนเอง
การปฏิสนธิในตัวเกิดขึ้นในพืชหลายชนิด
ที่มา: pixabay.com
ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์โดยเฉพาะพืชและสัตว์การเป็นกระเทยดูเหมือนจะเป็นปรากฏการณ์ที่กระจายอยู่ทั่วไป
การปฏิสนธิด้วยตนเองเป็นกลยุทธ์ที่ดีที่สุดสำหรับสภาพแวดล้อมที่คงที่และมีคู่ค้าน้อย อย่างไรก็ตามมันก่อให้เกิดผลเสียบางอย่างเช่นภาวะซึมเศร้าเนื่องจากความสามัคคี
ในปรากฏการณ์นี้ความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากรจะลดลงซึ่งจะลดความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมความต้านทานต่อเชื้อโรคหรือสัตว์กินพืช ลักษณะเหล่านี้ดูเหมือนจะมีความสำคัญสำหรับเชื้อสายของพืชและสัตว์
ในพืช
ในพืชเป็นเรื่องปกติที่บุคคลคนเดียวกันจะเป็น "พ่อและแม่" ของเมล็ดของมัน แม้ว่าดอกไม้จะมีบทบาทหลักในการส่งเสริมการปฏิสนธิข้ามสายพันธุ์ แต่การปฏิสนธิในตัวเองสามารถมีอยู่ได้ในสายพันธุ์กระเทย
ตัวอย่างของพืชที่ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้น ได้แก่ ถั่ว (สิ่งมีชีวิตที่ Gregor Mendel ใช้ในการพัฒนากฎพื้นฐานของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมซึ่งเหตุการณ์การปฏิสนธิในตัวเองมีความสำคัญต่อกระบวนการนี้) และพืชตระกูลถั่วบางชนิด
ตัวอย่างเช่นในกรณีของดอกถั่วเหลืองดอกไม้สามารถเปิดออกเพื่อให้แมลงผสมเกสรข้ามหรืออาจยังคงปิดและผสมเกสรได้เอง
ในสัตว์
อ้างอิงจาก Jarne et al. (2549) ไม่รวมแมลงประมาณหนึ่งในสามของสัตว์ชนิดต่าง ๆ ที่นำเสนอปรากฏการณ์ของกระเทย ข้อเท็จจริงนี้เอื้อให้เกิดวิวัฒนาการของการปฏิสนธิด้วยตนเองในสัตว์หลายชนิด
การกระจายของอัตราการเลี้ยงตัวเองนั้นคล้ายคลึงกับพืชโดยบ่งบอกว่ากระบวนการที่คล้ายคลึงกันได้ดำเนินการในทั้งสองเชื้อสายเพื่อสนับสนุนวิวัฒนาการของการมีตัวเอง
สำหรับ Jarne et al. (2006), hermaphroditism หายากในไฟล่าของสัตว์ขนาดใหญ่โดยส่วนใหญ่เป็นสัตว์ขาปล้อง เป็นปรากฏการณ์ที่พบได้บ่อยในไฟลาขนาดเล็ก ได้แก่ ฟองน้ำทะเลแมงกะพรุนหนอนตัวแบนหอยกระรอกทะเลและแอนเนลิด
ผู้เขียนเหล่านี้พบว่าเหตุการณ์การปฏิสนธิด้วยตนเองเกิดขึ้นในแท็กซี่ที่ซึ่งเซลล์สืบพันธุ์ (ทั้งตัวผู้และตัวเมีย) ถูกสร้างขึ้นในไซต์หรือต่อมเดียวเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในหอยทากในปอด
นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้ในสถานการณ์ที่มีการสร้าง gametes ในสถานที่ต่าง ๆ หรือเมื่อพวกมันถูกขับออกไปในน้ำเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในสัตว์ทะเล
ใน trematodes และ oligochaetes บางชนิดการถ่ายตัวเองเกิดขึ้นหลังจากการมีเพศสัมพันธ์ที่จำเป็นในบุคคลเดียวกัน
ข้อดีของการปฏิสนธิด้วยตนเอง
มีข้อดีบางประการของการปฏิสนธิด้วยตนเองในระยะสั้น ประการแรกทั้งตัวเมียและตัวผู้มาจากพ่อแม่เดียวกัน
ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจึงได้รับประโยชน์เพิ่มขึ้น 50% จากการถ่ายทอดยีนของพวกมันเมื่อเทียบกับการมีส่วนร่วมของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเพียง 50% เนื่องจากอีก 50% ที่เหลือสอดคล้องกับที่คู่นอนมีส่วนร่วม
การปฏิสนธิด้วยตนเองสามารถได้รับการสนับสนุนเมื่อพื้นที่ที่อาศัยอยู่โดยสิ่งมีชีวิตที่เป็นปัญหานั้นมีจำนวนเพื่อนที่มีศักยภาพต่ำหรือในกรณีของพืชในพื้นที่ที่มีแมลงผสมเกสรเพียงเล็กน้อย
นอกจากนี้ในพันธุ์พืชการปฏิสนธิด้วยตนเองจะนำไปสู่การประหยัดพลังงานเนื่องจากดอกไม้ของพืชเหล่านี้อาจมีขนาดเล็ก (ไม่จำเป็นต้องมีขนาดใหญ่และสามารถดึงดูดแมลงผสมเกสรได้อีกต่อไป) ด้วยจำนวนละอองเรณูที่ จำกัด
ดังนั้นการปฏิสนธิในตัวเองจึงทำให้เกิดการสืบพันธุ์และเพิ่มการตั้งรกรากของพื้นที่ สมมติฐานทางนิเวศวิทยาที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในการอธิบายวิวัฒนาการของการปฏิสนธิด้วยตนเองนั้นเกี่ยวข้องกับการรับประกันการสืบพันธุ์
ข้อเสียของการเซลฟี่
ข้อเสียเปรียบหลักของการเลี้ยงตัวเองถือเป็นภาวะซึมเศร้าในการผสมพันธุ์ ปรากฏการณ์นี้แสดงถึงการลดลงของความฟิตหรือทัศนคติทางชีวภาพของลูกหลานที่มีความสัมพันธ์กับลูกหลานที่ข้ามกัน
ด้วยเหตุนี้จึงมีสายพันธุ์ที่แม้ว่าจะเป็นกระเทย แต่ก็มีกลไกในการป้องกันการปฏิสนธิด้วยตนเอง กลไกหลักจะกล่าวถึงในหัวข้อถัดไป
มุมมองปัจจุบันเกี่ยวกับวิวัฒนาการของการปฏิสนธิด้วยตนเองเกี่ยวข้องกับพลังทางนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ จากมุมมองของฟิชเชอร์จะถือว่าการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างข้อดีที่ชัดเจนของการปฏิสนธิในตัวเองและภาวะซึมเศร้าอันเนื่องมาจากความสามัคคี
แบบจำลองนี้คาดการณ์การก่อตัวของการปฏิสนธิในตัวเองหรือการผสมข้ามพันธุ์ที่บริสุทธิ์อันเป็นผลมาจากการเลือกที่ก่อกวน (เมื่อชอบลักษณะสุดขั้ว) ซึ่งไม่สนับสนุนการเพิ่มความถี่ของตัวแปรระดับกลาง
ด้วยวิธีนี้แบบจำลองจึงเสนอวิวัฒนาการของระบบนี้ว่าเป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างผลประโยชน์กับข้อเสีย
แบบจำลองทางนิเวศวิทยาในส่วนของพวกเขาเสนออัตราการปฏิสนธิตัวเองในระดับกลาง
กลไกที่ป้องกันการปฏิสนธิในพืช
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศให้ประโยชน์มหาศาล เพศเพิ่มความหลากหลายทางพันธุกรรมของลูกหลานซึ่งแปลเป็นความน่าจะเป็นมากขึ้นที่ผู้สืบทอดสามารถเผชิญกับความท้าทายที่มากขึ้นเช่นการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมสิ่งมีชีวิตที่ทำให้เกิดโรคและอื่น ๆ
ในทางตรงกันข้ามการปฏิสนธิด้วยตนเองเกิดขึ้นในพืชและสัตว์บางชนิด ขอแนะนำว่ากระบวนการนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าบุคคลใหม่จะพัฒนาอย่างเต็มที่และยังเป็นกลยุทธ์ที่ใช้งานได้ - แม้ว่าจะขึ้นอยู่กับชนิดและสภาพแวดล้อมก็ตาม
พบว่าในพืชแองจิโอสเปิร์มต่าง ๆ มีกลไกที่ป้องกันการปฏิสนธิในตัวเองในสิ่งมีชีวิตกระเทยซึ่งมีความซับซ้อนในรูปแบบต่างๆที่ดอกไม้สามารถผสมพันธุ์ได้เอง
อุปสรรคเหล่านี้เพิ่มความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรเนื่องจากพวกเขาพยายามที่จะทำให้แน่ใจว่า gametes เพศหญิงและเพศชายมาจากพ่อแม่ที่แตกต่างกัน
พืชที่นำเสนอดอกไม้ที่มีเกสรตัวผู้และคาร์เพิลที่ใช้งานได้จะหลีกเลี่ยงความแตกต่างของเวลาในการเจริญเติบโตของโครงสร้าง อีกวิธีหนึ่งคือการจัดโครงสร้างที่ป้องกันการถ่ายโอนละอองเรณู
กลไกที่พบบ่อยที่สุดคือความไม่ลงรอยกันในตนเอง ในกรณีนี้พืชมักจะปฏิเสธละอองเรณูของตัวเอง
อ้างอิง
- Jarne, P. , & Auld, JR (2006) สัตว์ก็ผสมกันเช่นกัน: การแพร่กระจายของการปฏิสนธิในตัวเองในสัตว์กระเทย วิวัฒนาการ, 60 (9), 1816-1824
- Jiménez-Durán, K. , & Cruz-García, F. (2011). ความไม่ลงรอยกันทางเพศกลไกทางพันธุกรรมที่ขัดขวางการปฏิสนธิในตัวเองและก่อให้เกิดความหลากหลายของพืช นิตยสาร Fitotecnia เม็กซิกัน, 34 (1), 1-9.
- Lande, R. , & Schemske, DW (1985) วิวัฒนาการของการปฏิสนธิในตัวเองและภาวะซึมเศร้าในการผสมพันธุ์ในพืช I. แบบจำลองทางพันธุกรรม วิวัฒนาการ, 39 (1), 24-40.
- Schärer, L. , Janicke, T. , & Ramm, SA (2015). ความขัดแย้งทางเพศในกระเทย. มุมมองของ Cold Spring Harbor ในชีววิทยา, 7 (1), a017673
- Slotte, T. , Hazzouri, KM, Ågren, JA, Koenig, D. , Maumus, F. , Guo, YL, … & Wang, W. (2013) จีโนมของ Capsella โรคหัดเยอรมันและผลที่ตามมาจากการวิวัฒนาการของระบบผสมพันธุ์อย่างรวดเร็ว พันธุศาสตร์ธรรมชาติ, 45 (7), 831.
- Wright, SI, Kalisz, S. , & Slotte, T. (2013) ผลทางวิวัฒนาการของการปฏิสนธิในพืช กิจการ วิทยาศาสตร์ชีวภาพ, 280 (1760), 20130133.