САМООПЛОДОТВОРЕНИЕ: У ЖИВОТНЫХ, У РАСТЕНИЙ И ПРИМЕРОВ - БИОЛОГИЯ - 2025

Само- оплодотворение является объединение мужских и женских половых клеток одного и того же человека. Это происходит у организмов, которые являются гермафродитами - существами, которые объединяют мужские и женские функции в одном человеке, последовательно или одновременно.

Когда производство гамет обоих типов перекрывается во времени (по крайней мере, во времени), гермафродиты действуют одновременно. Этот метод предлагает возможность самооплодотворения.

Самооплодотворение происходит у нескольких видов растений Источник: pixabay.com

У многоклеточных организмов, особенно у растений и животных, гермафродиты, по-видимому, широко распространены.

Самооплодотворение - оптимальная стратегия для постоянных условий, в которых мало партнеров. Однако это приносит некоторые негативные последствия, например, депрессию из-за кровного родства.

При этом явлении снижается генетическая изменчивость популяции, что снижает ее способность адаптироваться к изменениям окружающей среды, устойчивость к патогенам или травоядным животным. Эти аспекты кажутся важными для происхождения растений и животных.

В растениях

У растений обычно один и тот же человек является «отцом и матерью» своих семян. Хотя основная роль цветов - скорее всего, - способствовать перекрестному оплодотворению, самооплодотворение может существовать и у гермафродитных видов.

Некоторыми примерами растений, на которых встречается это явление, являются горох (организм, использованный Грегором Менделем для разработки основных законов наследования, когда самооплодотворение имело решающее значение для процесса) и некоторые бобовые.

В случае цветов сои, например, цветы могут раскрыться, чтобы позволить насекомым перекрестное опыление, или они могут оставаться закрытыми и самоопыляющимися.

У животных

Согласно Jarne et al. (2006), за исключением насекомых, примерно одна треть видов животных представляет феномен гермафродитизма. Этот факт облегчил эволюцию самооплодотворения у многих видов животных.

Распределение скорости самоопыления сходно с таковым у растений, что позволяет предположить, что аналогичные процессы действовали в обеих линиях в пользу эволюции самоопыления.

Для Jarne et al. (2006), гермафродитизм редко встречается у типов более крупных животных, в первую очередь членистоногих. Это обычное явление для более мелких типов, включая морские губки, медузы, плоских червей, моллюсков, морских брызг и кольчатых червей.

Эти авторы обнаружили, что самооплодотворение происходит в таксонах, где гаметы (как мужские, так и женские) продуцируются в одном месте или в одной железе, как это происходит у легких улиток.

Это также может произойти в ситуациях, когда гаметы образуются в разных местах или когда они выбрасываются в воду, как это происходит у морских видов.

У некоторых трематод и олигохет самоопыление происходит после необходимого совокупления с одним и тем же человеком.

Преимущества самооплодотворения

В краткосрочной перспективе самооплодотворение дает ряд преимуществ. Во-первых, и женские, и мужские гаметы происходят от одного и того же родительского человека.

Таким образом, организмы получают дополнительные 50% от передачи своих генов - по сравнению с типичными 50% -ными вкладами полового размножения, поскольку оставшиеся 50% соответствуют вкладу полового партнера.

Самооплодотворение также может быть благоприятным, когда регион, населенный данным видом, характеризуется низким числом потенциальных партнеров или, в случае растений, в районах, где мало доступных опылителей.

Кроме того, у видов растений самоопыление привело бы к экономии энергии, поскольку цветы этих растений могут быть небольшими (они больше не должны быть большими и видимыми, чтобы привлекать опылителей) с ограниченным количеством пыльцы.

Таким образом, самооплодотворение обеспечивает воспроизводство и увеличивает заселение местности. Наиболее распространенная экологическая гипотеза, объясняющая эволюцию самооплодотворения, связана с обеспечением воспроизводства.

Недостатки самоопыления

Основным недостатком самоопыления считается инбридинговая депрессия. Этот феномен подразумевает снижение приспособленности или биологического отношения кровного потомства по отношению к скрещенному потомству.

По этой причине есть виды, которые, хотя и являются гермафродитами, обладают механизмами предотвращения самооплодотворения. Основные механизмы будут рассмотрены в следующем разделе.

Современный взгляд на эволюцию самооплодотворения включает экологические и эволюционные силы. С точки зрения Фишера, предполагается взаимодействие между очевидными преимуществами самооплодотворения и депрессии из-за кровного родства.

Эта модель предсказывает образование самооплодотворения или чистых скрещиваний в результате деструктивного отбора (когда предпочтение отдается крайним значениям признака), что не способствует увеличению частоты промежуточных вариантов.

Таким образом, модели предлагают эволюцию этой системы как взаимодействие ее преимуществ и недостатков.

Экологические модели, со своей стороны, предлагают промежуточные уровни самооплодотворения.

Механизмы, препятствующие самоопылению растений

Широко известно, что половое размножение дает огромные преимущества. Пол увеличивает генетическое разнообразие потомков, что увеличивает вероятность того, что потомки могут столкнуться с более серьезными проблемами, такими как изменения окружающей среды, патогенные организмы и другие.

Напротив, у некоторых сельскохозяйственных растений и животных происходит самоопыление. Предполагается, что этот процесс гарантирует полное развитие новой особи, а также является жизнеспособной стратегией, хотя это зависит от вида и условий окружающей среды.

Было обнаружено, что у различных покрытосеменных существуют механизмы, предотвращающие самооплодотворение у гермафродитных организмов, различными способами усложняя оплодотворение цветком.

Эти барьеры увеличивают генетическое разнообразие популяции, так как они стремятся гарантировать, что женские и мужские гаметы происходят от разных родителей.

Растения, имеющие цветки с функциональными тычинками и плодолистиками, избегают самоопыления при несоответствии сроков созревания структур. Другой способ - это структурное устройство, которое предотвращает перенос пыльцы.

Самый распространенный механизм - несовместимость с самими собой. В этом случае растения склонны отказываться от собственной пыльцы.

Ссылки

1. Джарн П. и Олд-младший (2006). Смешивают и животные: распространение самооплодотворения среди животных-гермафродитов. Эволюция, 60 (9), 1816-1824.
2. Хименес-Дуран, К., и Крус-Гарсия, Ф. (2011). Сексуальная несовместимость - генетический механизм, предотвращающий самооплодотворение и вносящий вклад в разнообразие растений. Журнал Mexican Fitotecnia, 34 (1), 1-9.
3. Lande, R., & Schemske, DW (1985). Эволюция самооплодотворения и инбридинговой депрессии у растений. I. Генетические модели. Эволюция, 39 (1), 24-40.
4. Шерер, Л., Янике, Т., и Рамм, С.А. (2015). Сексуальный конфликт у гермафродитов. Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии, 7 (1), a017673.
5. Слотт, Т., Хаззури, К.М., Агрен, Дж. А., Кениг, Д., Маумус, Ф., Го, Ю. Л.,… и Ван, В. (2013). Геном Capsella rubella и геномные последствия быстрой эволюции системы спаривания. Генетика природы, 45 (7), 831.
6. Райт, С.И., Калиш, С., и Слотт, Т. (2013). Эволюционные последствия самоопыления растений. Труды. Биологические науки, 280 (1760), 20130133.