ФРАГМЕНТАЦИЯ (БИОЛОГИЯ): У ЖИВОТНЫХ, У РАСТЕНИЙ И ПРИМЕРОВ - БИОЛОГИЯ - 2025

Фрагментации представляет собой тип бесполого размножения в спонтанном разрыве организма происходит в двух или более фрагментов. Каждый из этих фрагментов обладает способностью регенерировать полностью индивидуума, увеличивая, таким образом, количество клонов в популяции.

Хотя этот тип размножения наблюдался у колониальных бактерий, а также у многоклеточных организмов животных и растений, он продолжает оставаться предметом споров в мире науки, поскольку многие исследователи спорят об эволюционной значимости этого репродуктивного метода.

Фотография синей морской звезды (Linckia laevigata) (источник: Фредерик Дукарм через Wikimedia Commons)

Некоторые авторы считают, что способы фрагментации в природе включают как бинарное деление в бактериях, так и коллективную фрагментацию, а также образование одноклеточных пропагул в многоклеточных организмах.

Каким бы ни был взгляд на этот процесс, фрагментация - это тип бесполого воспроизводства, которое может происходить «намеренно» или опосредовано факторами окружающей среды, а также антропологическим вмешательством.

Этому типу воспроизводства не предшествует событие мейотического деления, то есть он не подразумевает сингамию или слияние гамет, но полученные фрагменты все же могут регенерировать новую особь, идентичную той, которая была фрагментирована.

Размер и количество фрагментов, которые организм может произвести путем фрагментации, сильно варьируются, как и размер потомства. Одно различие между фрагментацией и другими типами бесполого размножения заключается в том, что оно не требует затрат энергии, в отличие, например, от деления или образования почки.

Фрагментация у животных

Фрагментация была описана как репродуктивная стратегия многих беспозвоночных животных, среди которых плоские черви (плоские черви), кольчатые черви (дождевые черви), некоторые иглокожие (морские звезды) и книдарии (кораллы и анемоны).

Дождевые черви также размножаются путем фрагментации (Источник: Fir0002, через Wikimedia Commons)

Обычно деление одного из этих беспозвоночных на один или несколько фрагментов заканчивается восстановлением «недостающих частей» в каждом из них. На этой иллюстрации показана фрагментированная морская звезда:

Фрагментация vs. перерождение

Морская звезда может фрагментироваться, но фрагментация отличается от регенерации. Обычно процесс фрагментации путают с процессом регенерации, и наглядный пример этого связан с морскими звездами, которые являются разновидностью иглокожих.

Как и многие другие организмы, морские звезды могут регенерировать свои руки за короткие периоды времени, когда они теряют их из-за различных обстоятельств (биотических или абиотических). К сожалению, во многих общих текстах этот процесс описывается как событие фрагментации, что не всегда верно.

Когда морская звезда разделяется на фрагменты, это правда, что она может регенерировать утраченные части, но на самом деле потерянные фрагменты умирают, прежде чем заново сформировать тело животного.

Только морские звезды, принадлежащие к роду Lickia, такие как голубая морская звезда Lickia laevigata, могут регенерировать новых особей из частей, образовавшихся в результате случайного процесса фрагментации, будь то естественного происхождения или нет.

В растениях

Растения также могут размножаться вегетативно путем фрагментации и представляют, возможно, наиболее подходящий пример бесполого размножения с антропологической помощью или, что то же самое, управляемого вмешательством человека.

Многие растительные организмы могут клонально размножаться, фрагментируя некоторые части своего тела на «части», которые могут дать начало новому человеку, генетически идентичного родителю.

Одним из свойств растений, благоприятствующих этому процессу, является способность некоторых из их клеток «перезапускать» свой геном, де-дифференцироваться и делиться, давая начало новым клеточным линиям, которые будут дифференцироваться в определенные органы и ткани нового клона.

Наиболее распространенные примеры садоводческих методов размножения растений, основанных на бесполой репродуктивной способности путем фрагментации, включают использование «черенков» или «черенков», а также размножение с помощью частей резервных структур, таких как клубни и луковицы.

В естественной среде многие папоротники, деревья, кустарники и другие многолетние недревесные растения могут воспроизводиться путем фрагментации корневищ, давших новые побеги.

Как происходит фрагментация растений?

Когда растение воспроизводится путем фрагментации, естественной или искусственной (вызванной человеком), в каждом фрагменте происходит рост и дифференциация придаточных корней (которые находятся в разных местах, чем они должны быть).

Производство этих корней позволяет прикрепить новое растение к субстрату, откуда оно получает гидратацию и минеральные питательные вещества. В дальнейшем из «укоренившегося» фрагмента возникает новый побег с апикальной меристемой, ветвями и листовыми пластинками (в зависимости от случая).

Конкретные примеры видов, которые размножаются путем фрагментации

Коралл

Вид кораллов Palythoa caribaeorum, принадлежащий к типу Cnidaria, классу Anthozoa и отряду Zoantharia, является хорошим примером беспозвоночных животных, которые размножаются путем фрагментации.

В исследовании, проведенном в двух прибрежных районах Бразилии, Акоста и др. (2001) показали, что размножение путем фрагментации у этого вида зависит не от внутренних сигналов или стимулов, а от большого количества экзогенных факторов.

По их характеру автор классифицирует такие факторы как «биотические» и «абиотические». Биотики - это те вещества, которые вызывают изоляцию фрагментов тканей в результате повреждений, часто связанных со случаями частичной гибели колоний.

Вместо этого экзогенные абиотические факторы связаны с физической фрагментацией, которая приводит к «разбиванию» человека на один или несколько фрагментов из-за физических сил, таких как штормы, течения, волны или сильные приливы. Эти силы могут также включать некоторые, вызванные вмешательством человека, например, якорь, манипуляции со стороны водолазов и т. Д.

Растение

Plectranthus scutellarioides, широко известный как «колеус», представляет собой растение Magnoliophyta, принадлежащее к семейству Lamiaceae. Он отличается разнообразием цветовых вариаций и пользуется большим спросом в садовом дизайне.

Это растение обычно воспроизводится «черенками» или «фрагментами» его стеблей или листьев, из которых получают новые особи. Появление придаточных корней и «отрастание» этих растений происходит относительно быстро и может наблюдаться в течение нескольких дней.

Ссылки

1. Акоста А., Саммарко П. У. и Дуарте Л. Ф. (2001). Бесполое размножение зоантида путем фрагментации: роль экзогенных факторов. Бюллетень морских наук, 68 (3), 363-381.
2. Бруска, Р.С., и Бруска, Г.Дж. (2003). Беспозвоночные (№ QL 362. B78 2003). Basingstoke.
3. Эггер, Б. (2008). Регенерация: полезно, но потенциально рискованно. Исследование врожденных дефектов, часть C: Embryo Today: Reviews, 84 (4), 257-264.
4. Хикман, С.П., Робертс, Л.С., и Ларсон, А. (1997). Интегральные принципы зоологии. 10-е изд. Бостон: WCB.
5. Highsmith, RC (1982). Размножение кораллов фрагментацией. Серия «Прогресс морской экологии». Ольдендорф, 7 (2), 207-226.
6. Пичугин Ю., Пенья Дж., Рейни ПБ и Траулсен А. (2017). Режимы фрагментации и эволюция жизненных циклов. Вычислительная биология PLoS, 13 (11), e1005860.
7. Соломон, Е.П., Берг, Л.Р., и Мартин, Д.В. (2011). Биология (9-е изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: США.