Caratteristiche e tipi di Isogamia

IL Isogamia È un sistema riproduttivo vegetale in cui i gameti sono morfologicamente simili. La somiglianza si verifica in forma e dimensioni e le cellule sessuali femminili e maschili non possono essere distinte. Questo sistema riproduttivo è considerato ancestrale. È presentato in diversi gruppi di alghe, funghi e protozoi.

I gameti coinvolti nell'isogamia possono essere mobili (ciliati) o no. L'unione si verifica per coniugazione. Fusione di cellule sessuali non differenziate e scambia materiale genetico.

Isogamia. M. Piepenbring [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

L'isogamia può essere omotale o eterotallica. È omotallico quando la fusione è tra i gameti che hanno lo stesso genoma. Nell'isogamia eterotale, i gameti hanno una composizione genetica diversa.

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Caratteristiche

Fonte: m. Piepenbring [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

La riproduzione dell'isogamia avviene per coniugazione. In questo, il contenuto di una cella si sposta verso un'altra e si verifica la fusione.

Sono coinvolti processi di carigamia (fusione nuclei) e plasmogamia (fusione del citoplasma). La differenziazione delle cellule somatiche in sessuale può essere associata a condizioni ambientali. L'interazione con altri individui della stessa specie può anche influenzare.

Dopo la differenziazione, i gameti devono trovare e riconoscere altre cellule sessuali. Nei gruppi in cui l'isogamia, il riconoscimento e la fusione dei gameti si verificano in modi diversi.

Le cellule sessuali possono essere flagellate o immobili. In alcuni casi sono grandi, come in alcune alghe verdi.

Ragazzi

Esistono due tipi di isogamia legati alla composizione genetica dei gameti.

Isogamia omotallica

Il gamete dell'individuo è combinato con un altro dello stesso gruppo clonale. In questo caso si ritiene che si verifichi l'auto -fertizzazione.

Tutti i nuclei hanno lo stesso genotipo e non c'è interazione con un genotipo diverso. Le cellule somatiche differiscono direttamente nelle cellule sessuali.

I gameti sono formati nelle popolazioni clonali e successivamente la fusione si verifica per formare lo zigote.

Isogamia eterotale

I gameti si verificano in individui diversi, che hanno una composizione genetica diversa.

I gameti devono avere una compatibilità genetica per la fusione. Sono generalmente formati due tipi di gameti. Il "più" e il "meno" che sono compatibili tra loro.

La cella gametangiale (che produce il gamete) di un tipo costituisce una coppia con quella dell'altro tipo. Questi sono riconosciuti attraverso comunicazioni chimiche che in alcuni casi coinvolgono la produzione di feromoni.

Organismi con gameti isogamici

La condizione dell'isogamia sembra dominare negli organismi unicellulari, mentre l'anisogamia è quasi universale per gli eucarioti multicellulari. Nella maggior parte dei lignaggi eucariotici di organismi unicellulari, i gameti sono uguali e non distinguono tra maschi e femmine.

Organismi modello

Negli eucarioti, esiste un numero significativo di specie con gameti isogamici. Tuttavia, menzioneremo solo i generi che appaiono costantemente nella letteratura biologica - sebbene ce ne siano molti altri.

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La ben nota ameba sociale della specie Dictyostelium discoideum, Il lievito comune che utilizziamo per l'elaborazione alimentare Saccharomyces cerevisiae e il parassita protozoo che causa malattie per il sonno Trypanosoma Brucei Sono tutti esempi di organismi con gameti identici.

Nelle alghe verdi, l'isogamia è un fenomeno comune. In effetti, ci sono due tipi di isogamia in questi organismi.

Alcune specie producono gameti di dimensioni relativamente medie con un sistema fototattico rappresentato da un punto oculare. Altre specie hanno gameti uguali, ma molto più piccoli rispetto al caso precedente. Inoltre, mancano della macchia degli occhi.

Eccezioni alla regola

Tuttavia, tale osservazione radicale non può essere fatta e limitata ai gameti isogamici a lignaggi unicellulari e anisogamici agli esseri multicellulari.

In effetti, le piante presentano alcune eccezioni a questa regola, poiché generi con alghe verdi coloniali come PANDORINA, TORNA E Yamagishiella Presentano la condizione dell'isogamia.

Ci sono anche eccezioni nella direzione opposta, poiché ci sono organismi unicellulari, come le alghe verdi dell'ordine bryopsidale che hanno gameti diversi.

Isogamia nelle alghe

In alghe è stata osservata la presenza di due tipi di cellule sessuali associate all'isogamia.

In alcuni gruppi, i gameti sono di media dimensioni e hanno meccanismi di fototassi. Viene presentato un punto oculare che riceve lo stimolo della luce.

Sono generalmente associati alla presenza di cloroplasti e alla capacità di accumulare sostanze di riserva.  In altri casi, i gameti sono molto piccoli e non hanno una macchia per gli occhi.

La riproduzione sessuale nelle alghe con isogamia si verifica diversamente.

Chlamydomonas

È un gruppo di alghe verdi unicellulari, con due flagelli. Presenti di isogamia eterotallica. In alcune specie, può verificarsi l'isogamia dell'omothalica.

Le cellule vegetative aploidi differiscono nelle cellule sessuali quando le condizioni di azoto aumentano al centro. Esistono due tipi di gameti, con diversi accessori genetici.

I gameti producono agglutinine (molecole di adesione) che favoriscono l'unione di flagelli. Dopo la fusione, i due gameti forniscono le informazioni genetiche necessarie per lo sviluppo dell'embrione.

Closterio

Queste alghe appartengono alla divisione Charoophyta. Sono unicellulari. Presentano isogamia omotallica ed eterotale.

I gameti non sono mobili. In questo caso, quando provengono le cellule sessuali, si forma una papilla coniugazione. I citoplasmi vengono rilasciati dalla rottura della parete cellulare.

Successivamente, si verifica la fusione dei protoplasmi di entrambi i gameti e si forma lo zigote. Si ritiene che l'attrazione chimica sia prodotta tra i diversi tipi genetici nell'isogamia eterotale.

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Alghe marroni

Sono organismi multicellulari, con gameti isogamas flagellati. Altri gruppi sono riprodotti da Anisogamia o Oogamy.

I gameti sono morfologicamente uguali, ma si comportano in modo diverso. Ci sono specie in cui il tipo femminile rilascia feromoni che attirano il tipo maschile.

In altri casi, un tipo di gamete si muove per un breve periodo. Quindi, ingerisce il flagello e libera feromoni. L'altro ragazzo si muove per un tempo più lungo e ha un recettore del segnale di feromoni.

Isogamia nei funghi

L'isogamia presenta un tipo omoolico ed eterotallico. Nella maggior parte dei casi, il riconoscimento dei gameti è associato alla produzione di feromoni.

Lieviti

In diversi gruppi unicellulari come Saccharomyces, I gameti differiscono in risposta a un cambiamento nella composizione del terreno di coltura. In determinate condizioni, come bassi livelli di azoto le cellule somatiche sono divise per meiosi.

I gameti con diversa composizione genetica sono riconosciuti da segni di feromoni. Le cellule formano proiezioni verso la fonte dei feromoni e uniscono i loro apice. I nuclei di entrambi i gameti migrano fino a quando non si fondono e formano una cellula diploide (Zygote).

Funghi filamentosi

Sono organismi multicellulari. Principalmente presentano sistemi eterotálicos. Durante lo sviluppo sessuale formano strutture donatrici (maschi) e ricettive (femmine) (femmina).

La fusione delle cellule può verificarsi tra ife e una cellula più specializzata o tra due ife. L'ingresso del nucleo del donatore (maschile) nell'HIFA, stimola lo sviluppo di un corpo fruttuoso.

I nuclei non si fondono immediatamente. Il corpo fruttuoso forma una struttura dicaria, con diversi nuclei di composizione genetica. Successivamente, i nuclei vengono uniti e divisi per meiosi.

Isogamia nei protozoi

L'isogamia è presentata in gruppi unicellulari flagellati. Questi organismi ciliati stabiliscono una connessione citoplasmatica tra i gameti nella membrana plasmatica specializzata.

I gruppi ciliati hanno due nuclei, un macronucleo e un micronucleo. Macronucleo è la forma somatica. Il micronucleo diploide è diviso per meiosi e forma il gameta.

I nuclei aploidi sono scambiati da un ponte citoplasmatico. Successivamente, le citoplasie di ogni cella vengono ripristinate e recuperano la loro autonomia. Questo processo è unico all'interno degli eucarioti.

In Eupload Vengono prodotti feromoni specifici di ciascun tipo genetico. Le cellule fermano la crescita somatica quando rileva un diverso feromone di composizione genetica.

Per specie di Dileptus Le molecole di riconoscimento sono presentate sulla superficie della cellula. I gameti compatibili si legano per proteine ​​di adesione nelle ciglia.

In Paramecio Vengono prodotte sostanze di riconoscimento tra gameti compatibili. Queste sostanze promuovono l'unione delle cellule sessuali, nonché la loro adesione e la successiva fusione.

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Conseguenze ecologiche ed evolutive

Investimento parentale simmetrico

Nella biologia evolutiva, uno dei problemi più discussi quando parliamo di organismi complessi (come i mammiferi) è l'investimento dei genitori. Questo concetto è stato sviluppato dall'eminente biologo Sir Ronald Fisher nel suo libro "La teoria genetica della selezione naturale"E implica le spese dei genitori per il benessere dei giovani.

L'uguaglianza in Gametes implica che gli investimenti dei genitori saranno simmetrici per entrambi gli organismi coinvolti nell'evento di riproduzione.

A differenza del sistema di Anisogamia, in cui gli investimenti dei genitori sono asimmetrici, ed è il gamete femminile che fornisce la maggior parte delle risorse (nutrienti, ecc.) Non -genetico per lo sviluppo di zigote. Con l'evoluzione dei sistemi che hanno dimorfismo nei loro gameti, l'asimmetria è stata sviluppata anche negli organismi parentali.

Evoluzione

Secondo i modelli di evidenza e riproduzione che troviamo nelle specie moderne, sembra logico considerare l'isogamia come la condizione ancestrale, che appare nelle prime fasi della riproduzione sessuale.

In diversi lignaggi di organismi multicellulari, come piante e animali, ha evoluto indipendentemente un sistema di riproduzione differenziale, in cui i gameti femminili sono grandi e immobili e piccoli maschi e con la capacità di spostarsi nell'ovule.

Sebbene le traiettorie precise del cambiamento non siano note da una condizione isogamo a un anisogamico, sono state formulate diverse teorie.

Teoria 1

Uno di questi evidenzia una possibile compensazione tra le dimensioni dei gameti e il numero di essi. Secondo questo argomento, l'origine dell'anisogamia è una strategia evolutivamente stabile causata da una selezione dirompente nella ricerca dell'efficienza e della sopravvivenza dello zigote.

Teoria 2

Un'altra teoria cerca di spiegare il fenomeno come modo di compensazione di una cellula immobile (l'ovule) con molte cellule con capacità di movimento (sperma).

Teoria 3

Una terza visione spiega la generazione di anisogamia come una caratteristica adattativa per evitare conflitti tra il nucleo e il citoplasma a causa dell'eredità uniparentale degli organelli.

Riferimenti

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