ЧТО ТАКОЕ ПЛАЗМОГАМИЯ? - БИОЛОГИЯ - 2025

Plasmogamia является стадией полового размножения , в котором слияние цитоплазм гамет или половые клетки происходит без слияния их ядер. Плазмогамия распространена у грибов, являясь первой стадией их полового размножения. Это также может происходить в клетках растений и животных, которые были слиты и культивированы.

Гаметы - это особые клетки, которые отличаются от других клеток организма своей морфологией и репродуктивной функцией, которую они выполняют. В некоторых случаях процесс плазмогамии происходит не между дифференцированными гаметами, а между недифференцированными соматическими клетками (плазмогамия соматогамии).

Рис. 1. Различные стадии развития женского гаметангиума (Oogonio) Saprolegnia sp. (Oomycota). A: незрелый оогоний, B: развивающийся оогоний; C: зрелый оогониум, D: яйца. Источник: Джон Хаусман

После периода интенсивного роста грибы входят в фазу размножения, образуя и выпуская большое количество спор. Споры обычно одноклеточные и образуются путем фрагментации мицелия или внутри специализированных структур, таких как спорангии, спорофоры или гаметангии, среди прочих.

Споры могут образовываться бесполым или косвенным путем при половом размножении. Половое размножение у грибов, как и у других организмов, включает слияние двух ядер, содержащих генетическую информацию каждого родительского человека. Ядра встречаются физически, когда соединяются две половые клетки или гаметы.

Этапы полового размножения грибов

Половое размножение можно определить как механизм, который постоянно обновляет генетическую нагрузку особей биологического вида. Это важный источник генетической изменчивости, позволяющий лучше адаптироваться к новым условиям окружающей среды.

Процесс полового размножения грибов имеет уникальные особенности этого царства.

У других эукариотических организмов (с ядрами и органеллами, окруженными мембранами), таких как растения, животные и простейшие (очень простые эукариоты, без дифференцированных тканей), деление клеток включает растворение и реконструкцию ядерной мембраны.

У грибов ядерная мембрана остается неизменной на протяжении всего процесса; у некоторых видов, которые являются исключением, ядерная мембрана разрывается, но только частично.

Половое размножение грибов происходит в три стадии: плазмогамия, кариогамия и мейоз. Продолжительность каждого события или стадии полового размножения варьируется, и интервалы между этими событиями также различны в зависимости от типа организма.

У примитивных, менее развитых грибов кариогамия возникает практически сразу после плазмогамии. Напротив, у более высоких, более развитых грибов существует интервал между обеими стадиями.

Плазмогамия

Плазмогамия или слияние клеток - это первая стадия полового размножения у грибов, когда две гаметы, которые являются генетически разными гаплоидными клетками, сливаются, в результате чего образуется клетка с двумя гаплоидными ядрами. В плазмогамии объединяются только цитоплазмы двух родительских гаплоидных гамет.

Гаплоидные клетки содержат один набор хромосом и представлены как: n. Диплоидные клетки имеют два набора хромосом; обозначаются как: 2n.

Кариогамы

На следующей стадии, называемой кариогамией, происходит слияние или объединение двух гаплоидных ядер родительских гамет, в результате чего образуется клетка с диплоидным ядром.

При слиянии ядер образуется новая клетка, называемая зиготой. Ядро этой зиготы содержит удвоенное количество хромосом (т.е. оно диплоидное или 2n).

Мейоз

Мейоз - это последняя стадия полового размножения, на которой количество хромосом снова уменьшается вдвое. В мейозе одна диплоидная клетка (2n) производит четыре гаплоидных клетки (n).

В мейозе также происходят процессы рекомбинации хромосом, которые гарантируют, что генетический состав (или генетическая нагрузка) новых клеток отличается от гамет-предшественников всего процесса.

Виды плазмогамии

Грибы используют различные методы для соединения двух гаплоидных ядер совместимых клеток, то есть для возникновения плазмогамии.

Плазмогамия чаще встречается в клетках, не различающихся по морфологии, и в этом случае ее называют изогамией. Когда клетки, соединяющие их цитоплазмы, имеют разный размер, плазмогамия называется анизогамией.

Существует 5 основных типов плазмогамии, а именно: слияние гамет, копуляция гаметангией, слияние гаметангией, сперматизация и соматогамия. Эти типы плазмогамии описаны ниже.

Слияние гамет

Некоторые грибы производят специализированные половые клетки (гаметы), которые выделяются половыми органами, называемыми гаметангиями, как мы видели ранее.

Слияние одноклеточных гамет происходит в том случае, если обе или хотя бы одна из них подвижны. Подвижность спор зависит от наличия у них жгутиков, которые позволяют им плавать, и в этом случае их называют зооспорами. Как правило, две сливающиеся гаметы имеют одинаковый размер и называются изогамными зооспорами.

Иногда может случиться так, что одна гамета больше другой (анизогамные гаметы). В роде Monoblepharis филлы Chytridiomycota подвижные мужские гаметы выделяются из мужского гаметангиума или антеридия.

Позже мужские гаметы проникают в женский гаметангий (называемый оогониумом) и оплодотворяют большие неподвижные женские гаметы (так называемые оосферы).

Гаметангиальное совокупление

У других грибов соприкасаются два гаметангия, и ядро ​​переходит от мужского гаметангиума к женскому. В этом случае гаметангии служат гаметами.

Этот тип плазмогамии встречается у организмов группы Oomycota, у которых маленькие мужские гаметангии (антеридии) образуют трубочки для оплодотворения, которые растут, разветвляются и затем сливаются с более крупным женским гаметангием (оогониумом).

Трубки для оплодотворения позволяют ядрам мужских гамет проходить через тонкую проникающую иглу и сливаться с женскими гаметами (оосферами).

Рис. 2. Водная плесень группы Oomycota, растущая на мертвых личинках. Эта форма демонстрирует плазмогамию гаметангиального типа копуляции. Источник: TheAlphaWolf

Слияние гаметангии

В этом типе плазмогамии гаметангии сливаются и объединяют свои ядра. Например, споры грибов группы Zigomycota морфологически идентичны, срастаются и образуют дифференцированные гаметангии, которые сливаются, образуя зиготу или яйцо. Эта зигота позже трансформируется в толстостенную зигоспору.

Рисунок 3. Зрелый зигоспорангий гриба группы Zigomycota. Источник: Джон Хаусман

Сперматизация

Сперматизация заключается в слиянии одноядерных клеток (с одним ядром), неподвижных (без жгутика), с женским гаметангием.

Соматогамия

Некоторые более развитые грибы не производят гаметангий. В этих случаях вегетативные соматические гифы, образующие тело гриба, приобретают половую функцию, вступают в контакт, сливаются и обмениваются ядрами друг с другом.

Этот тип плазмогамии происходит при слиянии вегетативных, несексуальных структур, таких как гифы и дрожжевые клетки.

Преимущества и недостатки полового размножения

Размножение по половому типу имеет ряд недостатков по сравнению с размножением по бесполому типу. Эти недостатки включают повышенные затраты энергии на встречу гамет, более медленное воспроизводство и, как следствие, меньшее количество потомства.

С другой стороны, половое размножение имеет то преимущество, что вызывает генетические различия между людьми. При этом типе воспроизводства генетическая нагрузка потомков исходит от генов двух родителей и не идентична генам любого из них.

Чем больше генетическая изменчивость в популяции, тем выше скорость ее эволюции. Популяции с высокой генетической изменчивостью имеют разные механизмы реакции на изменения в окружающей среде, поскольку они могут производить особей с превосходными адаптивными способностями.

Ссылки

1. Alexopoulus, CJ, Mims, CW и Blackwell, M. Editors. (тысяча девятьсот девяносто шесть). Вводная микология. 4-е издание. Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
2. Кларк, Дж. И Хаскинс, Э. Ф. (2013). Ядерный репродуктивный цикл у миксомицетов: обзор. Микосфера. 4 (2): 233–248.doi: 10.5943 / mycosphere / 4/2/6
3. Дайтон, Дж. (2016). Экосистемные процессы грибов. 2-е издание. Бока-Ратон: CRC Press.
4. Кавана, К. Редактор. (2017). Грибы: биология и применение. Нью-Йорк: Джон Вили.
5. Эштон Г.Д. и Дайер П.С. (2016). Половое развитие у грибов и его использование в системах экспрессии генов. В: Schmoll M., Dattenböck C. (eds) Системы экспрессии генов в грибах: достижения и приложения. Грибковая биология. Springer.