ISOGAMY: ลักษณะและประเภท - ชีววิทยา - 2025

isogamyเป็นพืชระบบสืบพันธุ์ที่เซลล์สืบพันธุ์จะคล้ายกันสัณฐาน ความคล้ายคลึงกันเกิดขึ้นในรูปร่างและขนาดและไม่สามารถแยกแยะเซลล์เพศชายและหญิงได้ ระบบสืบพันธุ์นี้ถือเป็นบรรพบุรุษ มันเกิดขึ้นในกลุ่มสาหร่ายเชื้อราและโปรโตซัวที่แตกต่างกัน

gametes ที่เกี่ยวข้องกับ isogamy สามารถเป็นมือถือ (ciliated) หรือไม่ก็ได้ การรวมกันของสิ่งเดียวกันเกิดขึ้นโดยการผันคำกริยา เซลล์เพศที่ไม่แตกต่างจะหลอมรวมและแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม

Isogamy ดัดแปลงจาก M. Piepenbring ผ่าน Wikimedia Commons

Isogamy สามารถเป็น homothalic หรือ heterothalic มันเป็นโฮโมทาลิกเมื่อการหลอมรวมเกิดขึ้นระหว่าง gametes ที่มีจีโนมเดียวกัน ใน isogamy heterothalic gametes มีลักษณะทางพันธุกรรมที่แตกต่างกัน

ลักษณะเฉพาะ

ที่มา: M. Piepenbring

การสืบพันธุ์โดย isogamy เกิดขึ้นโดยการผันคำกริยา ในสิ่งนี้เนื้อหาของเซลล์หนึ่งจะย้ายไปยังอีกเซลล์หนึ่งและเกิดการหลอมรวมขึ้น

กระบวนการของ carigamy (การหลอมรวมนิวเคลียส) และ plasmogamy (การหลอมรวมของ cytoplasm) ความแตกต่างของเซลล์ร่างกายเป็นเซลล์ทางเพศอาจเกี่ยวข้องกับสภาวะแวดล้อม การมีปฏิสัมพันธ์กับบุคคลอื่นในสายพันธุ์เดียวกันก็มีผล

หลังจากเกิดความแตกต่าง gametes จะต้องค้นหาและจดจำเซลล์เพศอื่น ๆ ในกลุ่มที่ isogamy เกิดขึ้นการรับรู้และการหลอมรวมของ gametes เกิดขึ้นในรูปแบบต่างๆ

เซลล์เพศสามารถเป็นแฟลเจลเลตหรือไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ ในบางกรณีมีขนาดใหญ่เช่นเดียวกับสาหร่ายสีเขียวบางชนิด

ประเภท

isogamy มีสองประเภทที่เกี่ยวข้องกับการสร้างพันธุกรรมของ gametes

โฮโมทาลิก isogamy

gamete ของแต่ละบุคคลถูกผันเข้ากับกลุ่มโคลนเดียวกันอีกกลุ่มหนึ่ง ในกรณีนี้ถือว่าการปฏิสนธิด้วยตนเองเกิดขึ้น

นิวเคลียสทั้งหมดมีจีโนไทป์เดียวกันและไม่มีปฏิสัมพันธ์กับจีโนไทป์ที่แตกต่างกัน เซลล์ร่างกายแยกความแตกต่างโดยตรงเป็นเซลล์เพศ

Gametes ก่อตัวในประชากรโคลนและต่อมาฟิวชั่นเกิดขึ้นเพื่อสร้างไซโกต

Heterothalic isogamy

Gametes ผลิตในแต่ละบุคคลซึ่งมีลักษณะทางพันธุกรรมที่แตกต่างกัน

Gametes จำเป็นต้องมีความเข้ากันได้ทางพันธุกรรมเพื่อให้ฟิวชั่นเกิดขึ้น โดยทั่วไปแล้ว gametes สองประเภทจะเกิดขึ้น "บวก" และ "ลบ" ที่เข้ากันได้

เซลล์ gametangial (ซึ่งสร้าง gamete) ประเภทหนึ่งสร้างคู่กับอีกประเภทหนึ่ง สิ่งเหล่านี้ได้รับการยอมรับผ่านการสื่อสารทางเคมีว่าในบางกรณีเกี่ยวข้องกับการผลิตฟีโรโมน

สิ่งมีชีวิตที่มี gametes isogamic

สภาพของ isogamy ดูเหมือนจะครอบงำในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวในขณะที่ anisogamy เกือบจะเป็นสากลสำหรับยูคาริโอตหลายเซลล์ ในวงศ์ตระกูลยูคาริโอตส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว gametes มีขนาดเท่ากันและเราไม่ได้แยกความแตกต่างระหว่างเพศชายและเพศหญิง

สิ่งมีชีวิตแบบจำลอง

ในยูคาริโอตมีสิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่มีไอโซกามิก gametes อย่างไรก็ตามเราจะกล่าวถึงเฉพาะสกุลที่ปรากฏอยู่ตลอดเวลาในวรรณคดีทางชีววิทยา - แม้ว่าจะมีอีกมากมาย

อะมีบาทางสังคมที่รู้จักกันดีของสายพันธุ์ Dictyostelium discoideum ยีสต์ทั่วไปที่เราใช้ในการทำอาหาร Saccharomyces cerevisiae และปรสิตโปรโตซัวที่ทำให้เกิดอาการนอนไม่หลับ Trypanosoma brucei เป็นตัวอย่างของสิ่งมีชีวิตที่มี gametes เหมือนกัน

ในสาหร่ายสีเขียว isogamy เป็นปรากฏการณ์ที่พบบ่อย ในความเป็นจริงมี isogamy สองประเภทในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้

สิ่งมีชีวิตบางชนิดสร้าง gametes ขนาดค่อนข้างกลางด้วยระบบแสงที่แสดงโดยจุดตา สปีชีส์อื่นมี gametes เหมือนกัน แต่มีขนาดเล็กกว่าในกรณีก่อนหน้านี้มาก นอกจากนี้พวกเขายังไม่มีจุดอับสายตา

ข้อยกเว้นของกฎ

อย่างไรก็ตามมันเป็นไปไม่ได้ที่จะทำการสังเกตที่รุนแรงเช่นนี้และ จำกัด gametes แบบ isogamic ไว้ที่เซลล์เดียวและ anisogamic กับสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

อันที่จริงพืชมีข้อยกเว้นบางประการสำหรับกฎนี้เนื่องจากสาหร่ายสีเขียวในยุคอาณานิคมเช่น Pandorina, Volvulina และ Yamagishiella มีเงื่อนไขของ isogamy

นอกจากนี้ยังมีข้อยกเว้นในทิศทางตรงกันข้ามเนื่องจากมีสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวเช่นสาหร่ายสีเขียวของ Bryopsidales ซึ่งนำเสนอ gametes ที่แตกต่างกัน

Isogamy ในสาหร่าย

ในสาหร่ายพบว่ามีเซลล์เพศสองชนิดที่เกี่ยวข้องกับไอโซกามี

ในบางกลุ่ม gametes มีขนาดกลางและมีกลไกโฟโตแฟ็กซิส มีจุดตาที่ถูกกระตุ้นด้วยแสง

โดยทั่วไปมักเกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของคลอโรพลาสต์และความสามารถในการสะสมสารสำรอง ในกรณีอื่น gametes มีขนาดเล็กมากและไม่มีจุดอับสายตา

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในสาหร่าย isogamy เกิดขึ้นในลักษณะที่แตกต่างกัน

Chlamydomonas

เป็นกลุ่มของสาหร่ายสีเขียวเซลล์เดียวที่มีแฟลกเจลลา 2 ตัว มันนำเสนอ isogamy ที่แตกต่างกัน Homothalic isogamy สามารถเกิดขึ้นได้ในบางชนิด

เซลล์พืช Haploid จะแยกความแตกต่างออกไปเป็นเซลล์เพศเมื่อสภาวะไนโตรเจนเพิ่มขึ้นในตัวกลาง gametes มีสองประเภทที่มีการเติมเต็มทางพันธุกรรมที่แตกต่างกัน

Gametes ผลิต agglutinins (โมเลกุลยึดเกาะ) ที่ส่งเสริมการยึดติดของ flagella หลังจากการหลอมรวมกันแล้ว gametes ทั้งสองจะให้ข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาของตัวอ่อน

Closterium

สาหร่ายเหล่านี้อยู่ในกลุ่ม Charyophyta พวกมันเป็นเซลล์เดียว พวกเขานำเสนอ isogamy homothalic และ heterothalic

เกมเมทไม่ใช่มือถือ ในกรณีนี้เมื่อเซลล์เพศกำเนิดขึ้นจะมีการสร้างตุ่มผันผัน ไซโทพลาสซึมถูกปลดปล่อยออกมาโดยการทำลายผนังเซลล์

ต่อมาการหลอมรวมของโปรโตพลาสของ gametes ทั้งสองจะเกิดขึ้นและเกิดไซโกตขึ้น แรงดึงดูดทางเคมีระหว่างชนิดทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันถือว่าเกิดขึ้นใน isogamy ที่ไม่เหมือนกัน

สาหร่ายสีน้ำตาล

พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์โดยมี gametes isogamous แฟลเจลเลต กลุ่มอื่น ๆ ทำซ้ำโดย anisogamy หรือ oogamy

Gametes มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาเหมือนกัน แต่มีพฤติกรรมแตกต่างกัน มีสายพันธุ์ที่ผู้หญิงประเภทปล่อยฟีโรโมนดึงดูดเพศชาย

ในกรณีอื่นนักเล่นเกมประเภทหนึ่งจะเคลื่อนไหวในช่วงเวลาสั้น ๆ จากนั้นกินแฟลกเจลลัมและปล่อยฟีโรโมน อีกประเภทหนึ่งเคลื่อนที่ได้นานกว่าและมีตัวรับสัญญาณฟีโรโมน

Isogamy ในเชื้อรา

Isogamy ของทั้งประเภทโฮโมทาลิกและเฮเทอโรทาลิกเกิดขึ้น ในกรณีส่วนใหญ่การรับรู้ของ gametes เกี่ยวข้องกับการผลิตฟีโรโมน

ยีสต์

ในกลุ่มเซลล์เดียวหลายกลุ่มเช่น Saccharomyces gametes จะแยกความแตกต่างเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของอาหารเลี้ยงเชื้อ ภายใต้เงื่อนไขบางประการเช่นระดับไนโตรเจนต่ำเซลล์ร่างกายจะแบ่งตัวแบบไมโอซิส

Gametes ที่มีลักษณะทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันจะรับรู้โดยสัญญาณฟีโรโมน เซลล์สร้างการคาดคะเนไปยังแหล่งที่มาของฟีโรโมนและเชื่อมต่อกับ apices ของมัน นิวเคลียสของเซลล์สืบพันธุ์ทั้งสองจะเคลื่อนย้ายจนกว่าพวกมันจะหลอมรวมและสร้างเซลล์ซ้ำ (ไซโกต)

เชื้อราใย

พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ พวกเขาส่วนใหญ่นำเสนอระบบ heterothallic ในระหว่างการพัฒนาทางเพศพวกเขาสร้างโครงสร้างผู้บริจาค (ชาย) และโครงสร้างที่เปิดกว้าง (หญิง)

การหลอมรวมของเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างเส้นใยและเซลล์ที่มีความเชี่ยวชาญมากกว่าหรือระหว่างสองไฮฟา การเข้ามาของนิวเคลียสของผู้บริจาค (ตัวผู้) ในเส้นใยกระตุ้นการพัฒนาของร่างกายที่ติดผล

นิวเคลียสไม่หลอมรวมทันที ร่างกายที่ติดผลจะสร้างโครงสร้างแบบไดคาริโอตโดยมีนิวเคลียสของการสร้างพันธุกรรมที่แตกต่างกัน ต่อจากนั้นนิวเคลียสจะหลอมรวมและหารด้วยไมโอซิส

Isogamy ในโปรโตซัว

Isogamy เกิดขึ้นในกลุ่มเซลล์เดียวที่เป็นแฟลเจลเลต สิ่งมีชีวิต ciliated เหล่านี้สร้างการเชื่อมต่อของไซโตพลาสซึมระหว่าง gametes ในพื้นที่เฉพาะของเยื่อหุ้มพลาสมา

กลุ่ม ciliated มีนิวเคลียส 2 อันคือ macronucleus และ micronucleus macronucleus เป็นรูปแบบร่างกาย ไมโครนิวเคลียสไดพลอยด์แบ่งตามไมโอซิสและสร้างเซลล์สืบพันธุ์

นิวเคลียสฮาพลอยด์ถูกแลกเปลี่ยนโดยสะพานไซโทพลาสซึม ต่อจากนั้นไซโทพลาสของแต่ละเซลล์จะได้รับการฟื้นฟูและกลับมามีอิสระในการทำงาน กระบวนการนี้มีลักษณะเฉพาะภายในยูคาริโอต

ใน Euplotes มีการผลิตฟีโรโมนเฉพาะของพันธุกรรมแต่ละชนิด เซลล์หยุดการเจริญเติบโตทางร่างกายเมื่อตรวจพบฟีโรโมนของการสร้างพันธุกรรมที่แตกต่างกัน

สำหรับสายพันธุ์ Dileptus โมเลกุลการรับรู้จะถูกนำเสนอบนผิวเซลล์ gametes ที่เข้ากันได้ถูกผูกไว้ด้วยโปรตีนยึดเกาะใน cilia

ในพารามีเซียมมีการสร้างสารจดจำระหว่าง gametes ที่เข้ากันได้ สารเหล่านี้ส่งเสริมการรวมตัวกันของเซลล์เพศรวมทั้งการยึดเกาะและการหลอมรวมในภายหลัง

ผลกระทบทางนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ

การลงทุนของผู้ปกครองแบบสมมาตร

ในชีววิทยาวิวัฒนาการหนึ่งในหัวข้อที่มีการกล่าวถึงมากที่สุดเมื่อเราพูดถึงสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน (เช่นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) คือการลงทุนของผู้ปกครอง แนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาโดยเซอร์โรนัลด์ฟิชเชอร์นักชีววิทยาผู้มีชื่อเสียงในหนังสือของเขา "The Genetical Theory of Natural Selection" และเกี่ยวข้องกับค่าใช้จ่ายของผู้ปกครองสำหรับสวัสดิการของเด็ก

ความเท่าเทียมกันใน gametes หมายความว่าการลงทุนของผู้ปกครองจะสมมาตรสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งสองที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์การสืบพันธุ์

ซึ่งแตกต่างจากระบบ anisogamy ซึ่งการลงทุนของผู้ปกครองไม่สมมาตรและเป็นเกมเพศหญิงที่ให้ทรัพยากรที่ไม่ใช่พันธุกรรม (สารอาหาร ฯลฯ ) ส่วนใหญ่สำหรับการพัฒนาไซโกต ด้วยวิวัฒนาการของระบบที่นำเสนอพฟิสซึ่มใน gametes ของพวกเขาความไม่สมมาตรก็พัฒนาขึ้นในสิ่งมีชีวิตของผู้ปกครอง

วิวัฒนาการ

ตามหลักฐานและรูปแบบการสืบพันธุ์ที่เราพบในสิ่งมีชีวิตสมัยใหม่ดูเหมือนว่าจะมีเหตุผลที่จะพิจารณาว่า isogamy เป็นสภาพของบรรพบุรุษซึ่งปรากฏในขั้นตอนแรกของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

ในหลายสายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เช่นพืชและสัตว์ระบบการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกันมีวิวัฒนาการอย่างอิสระโดยที่เซลล์สืบพันธุ์เพศเมียมีขนาดใหญ่และไม่สามารถเคลื่อนที่ได้และตัวผู้มีขนาดเล็กและมีความสามารถในการเคลื่อนที่ไปยังไข่

แม้ว่าจะไม่ทราบวิถีที่แม่นยำของการเปลี่ยนแปลงจากสภาพไอโซกามิกเป็นสภาพแอนไอโซกามิก แต่ก็มีการกำหนดทฤษฎีหลายประการ

ทฤษฎี 1

หนึ่งในนั้นเน้นการแลกเปลี่ยนที่เป็นไปได้ระหว่างขนาดของ gametes และจำนวนของพวกมัน ตามข้อโต้แย้งนี้ต้นกำเนิดของ anisogamy เป็นกลยุทธ์ที่มีความเสถียรเชิงวิวัฒนาการซึ่งเกิดจากการเลือกที่ไม่หยุดชะงักในการค้นหาประสิทธิภาพและความอยู่รอดของไซโกต

ทฤษฎี 2

อีกทฤษฎีหนึ่งพยายามอธิบายปรากฏการณ์นี้ว่าเป็นวิธีการชดเชยเซลล์ที่เคลื่อนที่ไม่ได้ (ไข่) ที่มีเซลล์จำนวนมากที่มีความสามารถในการเคลื่อนย้าย (ตัวอสุจิ)

ทฤษฎี 3

มุมมองที่สามอธิบายการสร้าง anisogamy ว่าเป็นลักษณะการปรับตัวเพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้งระหว่างนิวเคลียสและไซโทพลาสซึมเนื่องจากการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของออร์แกเนลล์

อ้างอิง

1. Hadjivasiliou Z และ A Pomiankowski (2016) การส่งสัญญาณ Gamete เป็นพื้นฐานของวิวัฒนาการของประเภทการผสมพันธุ์และจำนวนของพวกมัน ฟิล ทรานส์ อาร์สังคม B 371: 1-12
2. Lehtonen J, H Kokko และ GA Parker (2016) สิ่งมีชีวิตที่ไม่มีเพศสัมพันธ์สอนอะไรเราเกี่ยวกับเพศและสองเพศ?. ทรานส์ ร. สังคม B 371: 20150532
3. Ni M, M Fererzaki, S Sun, X Wang และ J Heitman (2011) เพศในเชื้อรา. Annu รายได้ Genet 45: 405-430.
4. Togashia T, JL Bartelt, J Yoshimura, K Tainakae และ PA Cox (2012) วิถีวิวัฒนาการอธิบายถึงวิวัฒนาการที่หลากหลายของ isogamy และ anisogamy ในสาหร่ายสีเขียวในทะเล Proc Natl Acad วิทย์ 109: 13692-13697
5. Tsuchikane Y. M Tsuchiya, F Hinka, H Nozaki และ H Sekimoto (2012) การสร้าง Zygospore ระหว่าง Closterium สายพันธุ์ homothallic และ heterothallic Reprod พืชเพศ 25: 1-9.