ISOGAMI: CIRI DAN JENIS - BIOLOGI - 2026

The isogamy ialah sistem pembiakan tumbuhan di mana gamet adalah morfologi yang serupa. Kesamaan berlaku dalam bentuk dan ukuran, dan sel seks lelaki dan wanita tidak dapat dibezakan. Sistem pembiakan ini dianggap nenek moyang. Ia berlaku dalam kumpulan alga, kulat dan protozoa yang berlainan.

Gamet yang terlibat dalam isogami boleh bergerak (ciliated) atau tidak. Penyatuan yang sama berlaku dengan konjugasi. Sel seks yang tidak dibezakan menggabungkan dan menukar bahan genetik.

Isogami. Diubah suai dari M. Piepenbring, melalui Wikimedia Commons

Isogami boleh menjadi homothalic atau heterothalic. Ia bersifat homothalic apabila pelakuran berlaku antara gamet yang mempunyai genom yang sama. Dalam isogami heterothalic, gamet mempunyai susunan genetik yang berbeza.

ciri

Sumber: M. Piepenbring

Pembiakan oleh isogami berlaku dengan konjugasi. Dalam ini, kandungan satu sel bergerak ke sel yang lain dan pelakuran berlaku.

Proses carigamy (peleburan inti) dan plasmogami (penyatuan sitoplasma) terlibat. Pembezaan sel somatik menjadi sel seksual mungkin berkaitan dengan keadaan persekitaran. Interaksi dengan individu lain dari spesies yang sama juga boleh mempengaruhi.

Selepas pembezaan berlaku, gamet mesti mencari dan mengenali sel seks lain. Dalam kumpulan di mana isogami berlaku, pengecaman dan penyatuan gamet berlaku dengan cara yang berbeza.

Sel seks boleh dilambangkan atau tidak bergerak. Dalam beberapa kes, mereka besar, seperti pada alga hijau.

Jenis-Jenis

Terdapat dua jenis isogami yang berkaitan dengan susunan genetik gamet.

Isogami homothalic

Gamet individu dihubungkan dengan kumpulan klon yang sama. Dalam kes ini, persenyawaan diri dianggap berlaku.

Semua inti mempunyai genotip yang sama dan tidak ada interaksi dengan genotip yang berbeza. Sel somatik membezakan secara langsung menjadi sel seks.

Gamet terbentuk dalam populasi klonal, dan kemudiannya pelakuran berlaku untuk membentuk zigot.

Isogami heterothalic

Gamet dihasilkan dalam pelbagai individu, yang mempunyai susunan genetik yang berbeza.

Gamet mesti mempunyai keserasian genetik agar perpaduan berlaku. Dua jenis gamet secara amnya terbentuk. The "plus" dan "minus" yang serasi antara satu sama lain.

Sel gametangial (yang menghasilkan gamet) dari satu jenis membentuk pasangan dengan jenis yang lain. Ini diakui melalui komunikasi kimia yang dalam beberapa kes melibatkan pengeluaran feromon.

Organisma dengan gamet isogamatik

Keadaan isogami nampaknya mendominasi organisma unisel, sementara anisogami hampir universal untuk eukariota multiselular. Dalam kebanyakan keturunan eukariotik organisma bersel tunggal, gamet sama saiznya dan kita tidak membezakan antara lelaki dan wanita.

Model organisma

Dalam eukariota, terdapat sebilangan besar spesies dengan gamet isogamat. Walau bagaimanapun, kita hanya akan menyebut genera yang selalu muncul dalam literatur biologi - walaupun terdapat banyak lagi.

Amuba sosial yang terkenal dari spesies Dictyostelium discoideum, ragi biasa yang kita gunakan untuk membuat makanan Saccharomyces cerevisiae, dan parasit protozoa yang menyebabkan penyakit tidur Trypanosoma brucei adalah semua contoh organisma dengan gamet yang sama.

Dalam alga hijau, isogami adalah fenomena biasa. Sebenarnya, terdapat dua jenis isogami dalam organisma ini.

Beberapa spesies menghasilkan gamet bersaiz sederhana dengan sistem fototaktik yang diwakili oleh titik mata. Spesies lain mempunyai gamet yang sama, tetapi jauh lebih kecil daripada yang sebelumnya. Juga, mereka tidak mempunyai pandangan mata.

Pengecualian terhadap peraturan

Walau bagaimanapun, tidak mustahil untuk membuat pemerhatian radikal dan membatasi gamet isogamatik kepada garis keturunan uniselular dan anisogamat kepada makhluk multisel.

Memang, tumbuh-tumbuhan memberikan beberapa pengecualian terhadap peraturan ini, kerana genera alga hijau kolonial seperti Pandorina, Volvulina dan Yamagishiella menunjukkan keadaan isogami.

Terdapat juga pengecualian dalam arah yang bertentangan, kerana terdapat organisma uniselular, seperti alga hijau dari urutan Bryopsidales yang menghadirkan gamet yang berbeza.

Isogami dalam alga

Dalam alga, kehadiran dua jenis sel seks yang berkaitan dengan isogami telah diperhatikan.

Dalam beberapa kumpulan, gamet berukuran sederhana dan mempunyai mekanisme fototaksis. Terdapat titik mata yang dirangsang oleh cahaya.

Mereka umumnya dikaitkan dengan kehadiran kloroplas dan keupayaan untuk mengumpulkan bahan-bahan simpanan. Dalam kes lain, gamet sangat kecil dan tidak mempunyai pandangan mata.

Pembiakan seksual dalam alga isogami berlaku dengan cara yang berbeza.

Chlamydomonas

Ia adalah sekumpulan alga hijau uniselular, dengan dua flagella. Ia menunjukkan isogami heterothalic. Isogami homothalic boleh berlaku pada beberapa spesies.

Sel vegetatif Haploid membezakan menjadi sel seks apabila keadaan nitrogen meningkat dalam medium. Terdapat dua jenis gamet, dengan pelengkap genetik yang berbeza.

Gamet menghasilkan aglutinin (molekul adhesi) yang mempromosikan penyambungan flagella. Selepas penyatuan, kedua gamet memberikan maklumat genetik yang diperlukan untuk perkembangan embrio.

Closterium

Alga ini tergolong dalam bahagian Charyophyta. Mereka uniselular. Mereka menunjukkan isogami homothalic dan heterothalic.

Gamet tidak mudah alih. Dalam kes ini, apabila sel seks berasal, papilla konjugasi terbentuk. Sitoplasma dilepaskan dengan memecah dinding sel.

Kemudian, peleburan protoplasma kedua gamet berlaku dan zigot terbentuk. Daya tarikan kimia antara pelbagai jenis genetik dianggap berlaku dalam isogami heterothalic.

Ganggang coklat

Mereka adalah organisma multisel, dengan gamet isogami flagellate. Kumpulan lain membiak dengan anisogami atau oogami.

Gamet secara morfologi sama, tetapi mereka berperilaku berbeza. Terdapat spesies di mana jenis betina melepaskan feromon yang menarik perhatian lelaki.

Dalam kes lain, satu jenis gamet bergerak dalam jangka masa yang singkat. Kemudian, ambil flagellum dan lepaskan feromon. Jenis yang lain bergerak untuk masa yang lebih lama dan mempunyai reseptor untuk isyarat feromon.

Isogami pada kulat

Isogami kedua-dua jenis homothalic dan heterothalic berlaku. Dalam kebanyakan kes, pengiktirafan gamet dikaitkan dengan pengeluaran feromon.

Ragi

Dalam beberapa kumpulan uniselular seperti Saccharomyces, gamet membezakan sebagai tindak balas terhadap perubahan komposisi medium kultur. Dalam keadaan tertentu, seperti tahap nitrogen rendah, sel somatik membahagi dengan meiosis.

Gamet dengan susunan genetik yang berbeza dikenali oleh isyarat feromon. Sel membentuk unjuran ke arah sumber feromon dan bergabung dengan puncaknya. Inti kedua gamet berpindah sehingga mereka menyatu dan membentuk sel diploid (zigot).

Kulat filamen

Mereka adalah organisma multisel. Mereka terutamanya menggunakan sistem heterothallic. Semasa perkembangan seksual mereka membentuk struktur penderma (lelaki) dan reseptif (wanita).

Penyatuan sel boleh berlaku antara sel hypha dan sel yang lebih khusus atau antara dua hyphae. Kemasukan inti penderma (lelaki) dalam hipha, merangsang perkembangan badan yang berbuah.

Inti tidak segera menyatu. Badan berbuah membentuk struktur dikaryotik, dengan inti dari susunan genetik yang berbeza. Selepas itu, inti menyatu dan membahagi dengan meiosis.

Isogami dalam protozoa

Isogami berlaku dalam kumpulan uniselular flagellate. Organisme bersilia ini menjalin hubungan sitoplasma antara gamet di kawasan khusus membran plasma.

Kumpulan ciliated mempunyai dua nukleus, makronukleus dan mikronukleus. Makronukleus adalah bentuk somatik. Mikronukleus diploid membahagi dengan meiosis dan membentuk gamet.

Nukleus haploid ditukar oleh jambatan sitoplasma. Selepas itu, sitoplasma setiap sel dipulihkan dan mereka memperoleh semula otonomi mereka. Proses ini unik dalam eukariota.

Dalam Euplotes, feromon spesifik setiap jenis genetik dihasilkan. Sel menghentikan pertumbuhan somatik apabila mereka mengesan feromon dari genetik yang berbeza.

Bagi spesies Dileptus, molekul pengenalan ditunjukkan pada permukaan sel. Gamet yang serasi diikat oleh protein lekatan pada silia.

Di Paramecium, bahan pengecam dihasilkan antara gamet yang serasi. Bahan-bahan ini mendorong penyatuan sel seks, serta lekatan dan peleburan berikutnya.

Akibat ekologi dan evolusi

Pelaburan ibu bapa yang simetrik

Dalam biologi evolusi, salah satu topik yang paling banyak dibincangkan ketika kita membincangkan organisma yang kompleks (seperti mamalia) adalah pelaburan ibu bapa. Konsep ini dikembangkan oleh ahli biologi terkemuka, Sir Ronald Fisher dalam bukunya "The Genetical Theory of Natural Selection", dan melibatkan perbelanjaan ibu bapa untuk kesejahteraan anak muda.

Kesaksamaan dalam gamet menunjukkan bahawa pelaburan ibu bapa akan menjadi simetri bagi kedua-dua organisma yang terlibat dalam kejadian pembiakan.

Tidak seperti sistem anisogami, di mana pelaburan ibu bapa tidak simetri, dan gamet wanita adalah yang menyediakan sebahagian besar sumber bukan genetik (nutrien, dll.) Untuk pengembangan zigot. Dengan evolusi sistem yang menghadirkan dimorisme dalam gametnya, asimetri juga berkembang pada organisma ibu bapa.

Evolusi

Mengikut bukti dan corak pembiakan yang kita dapati dalam spesies moden, adalah logik untuk menganggap isogami sebagai keadaan nenek moyang, yang muncul pada peringkat pertama pembiakan seksual.

Dalam beberapa keturunan organisma multisel, seperti tumbuhan dan haiwan, sistem pembiakan yang berbeza telah berkembang secara bebas, di mana gamet betina besar dan tidak bergerak dan yang jantan kecil dan mempunyai keupayaan untuk bergerak ke ovula.

Walaupun lintasan perubahan yang tepat dari keadaan isogamik ke keadaan anisogamat tidak diketahui, beberapa teori telah dirumuskan.

Teori 1

Salah satunya menunjukkan kemungkinan pertukaran antara ukuran gamet dan jumlahnya. Menurut hujah ini, asal-usul anisogami adalah strategi evolusi stabil yang disebabkan oleh pemilihan yang mengganggu dalam mencari kecekapan dan kelangsungan hidup zigot.

Teori 2

Teori lain bertujuan untuk menjelaskan fenomena tersebut sebagai cara untuk mengimbangi sel yang tidak bergerak (ovum) dengan banyak sel dengan kemampuan untuk bergerak (sperma).

Teori 3

Pandangan ketiga menerangkan generasi anisogami sebagai ciri penyesuaian untuk mengelakkan konflik antara nukleus dan sitoplasma kerana pewarisan organel uniparental.

Rujukan

1. Hadjivasiliou Z dan A Pomiankowski (2016) Isyarat Gamete mendasari evolusi jenis kawin dan bilangannya. Phil. Trans. R. Soc B 371: 1-12.
2. Lehtonen J, H Kokko, dan GA Parker (2016) Apa yang diajarkan oleh organisma isogami mengenai seks dan kedua-dua jantina itu ?. Trans. R. Soc B 371: 20150532.
3. Ni M, M Fererzaki, S Sun, X Wang dan J Heitman (2011) Seks pada kulat. Annu. Pendeta Genet. 45: 405-430.
4. Togashia T, JL Bartelt, J Yoshimura, K Tainakae dan PA Cox (2012) Lintasan evolusi menjelaskan evolusi pelbagai isogami dan anisogami dalam alga hijau marin. Proc Natl Acad Sci 109: 13692-13697.
5. Tsuchikane Y. M Tsuchiya, F Hinka, H Nozaki dan H Sekimoto (2012) Pembentukan Zygospore antara strain homothallic dan heterothallic Closterium. Reproden Tumbuhan Seks 25: 1-9.