ITSELANNOITUS: ELÄIMISSÄ, KASVEISSA JA ESIMERKKEJÄ - BIOLOGIA - 2026

Itsestään lannoitus on liitto miehen ja naisen sukusolut samasta yksilöstä. Sitä esiintyy organismeissa, jotka ovat hermafrodiitteja - olentoja, jotka yhdistävät uroksen ja naisen toiminnot yhdessä yksilössä, joko peräkkäin tai samanaikaisesti.

Kun kummankin tyyppisten sukusolujen tuotanto limittyy ajassa (ainakin ajassa), hermafrodiitit ovat samanaikaisia. Tämä modaalisuus tarjoaa mahdollisuuden itsehedelmöitymiseen.

Itsehedelmöityminen tapahtuu useissa kasvilajeissa Lähde: pixabay.com

Monisoluisissa organismeissa, etenkin kasveissa ja eläimissä, hermafrodiitti näyttää olevan laajalle levinnyt ilmiö.

Itsehedelmöitys on optimaalinen strategia jatkuvissa ympäristöissä, joissa kumppanien saatavuus on vähäistä. Se tuo kuitenkin joitain kielteisiä seurauksia, kuten solariumista johtuva masennus.

Tässä ilmiössä populaation geneettinen variaatio heikkenee, mikä heikentää sen kykyä sopeutua ympäristön muutoksiin, vastustuskykyä taudinaiheuttajille tai kasvissyöjille. Nämä näkökohdat vaikuttavat olevan tärkeitä kasvien ja eläinten suvulle.

Kasveissa

Kasveissa on yleistä, että sama henkilö on siementensä "isä ja äiti". Vaikka kukin päärooli on - todennäköisimmin - edistää ristikkäistä hedelmöittymistä, itsehedelmöitys voi esiintyä hermafrodiittilajeissa.

Joitakin esimerkkejä kasveista, joissa tämä ilmiö esiintyy, ovat herneet (organismi, jota Gregor Mendel kehittää perintölakeihin, joissa itsehedelmöitystapa oli prosessin kannalta ratkaiseva) ja jotkut palkokasvit.

Esimerkiksi soijapavukukkien kohdalla kukat voivat avautua hyönteisten mahdollisesti ristipölyttämiseksi tai ne voivat pysyä kiinni ja pölyttää itse.

Eläimissä

Jarne et ai. (2006), hyönteisiä lukuun ottamatta, noin kolmanneksella eläinlajeista esiintyy hermafroditismia. Tämä tosiasia on helpottanut monien eläinlajien itsehedelmöityksen kehitystä.

Itsehedelmöitysasteen jakautuminen on samanlainen kuin kasveissa, mikä viittaa siihen, että samanlaiset prosessit ovat toimineet molemmilla suuntauksilla itsehedelmöityksen kehityksen hyväksi.

Jarne et ai. (2006), hermafroditismi on harvinaista suurempien eläinten, pääasiassa niveljalkaisten fylassa. Se on yleinen ilmiö pienemmissä phyla-lääkkeissä, mukaan lukien merisienet, meduusat, flatworms, nilviäiset, simpukat ja annelidit.

Nämä kirjoittajat havaitsivat, että itsehedelmöitys tapahtuu taksoissa, joissa sukusolut (sekä uros että naaras) tuotetaan yhdessä paikassa tai rauhasessa, kuten keuhkojen etanoissa.

Sitä voi esiintyä myös tilanteissa, joissa sukusoluja tuotetaan eri paikoissa tai kun heidät karkotellaan veteen, kuten merilajeilla.

Joissakin trematodeissa ja oligoheeteissa itsestään tapahtuu välttämättömän kopulaation jälkeen samassa yksilössä.

Itsehedelmöityksen edut

Itsehedelmöityksellä on joitain etuja lyhyellä aikavälillä. Ensinnäkin, sekä naisten että miesten sukusolut ovat peräisin samalta vanhemmalta.

Siten organismit hyötyvät ylimääräisistä 50% geeniensä välityksestä - verrattuna vain seksuaalisen lisääntymisen tyypilliseen 50%: iin, koska loput 50% vastaa seksuaalisen kumppanin myötävaikutusta.

Itselannoitumista voidaan suosia myös silloin, kun kyseisten lajien asuttamalle alueelle on ominaista pieni potentiaalisten pariskuntien lukumäärä tai kasvien tapauksessa alueilla, joilla pölyttäjiä on vähän.

Lisäksi kasvilajeissa itselannoitus johtaisi energiansäästöihin, koska näiden kasvien kukat voivat olla pieniä (niiden ei enää tarvitse olla suuria ja näkyviä houkutellakseen pölyttäjiä) rajoitetulla määrällä siitepölyä.

Siten itsehedelmöitys varmistaa lisääntymisen ja lisää alueen kolonisaatiota. Hyvin hyväksytty ekologinen hypoteesi selittämään itsehedelmöityksen kehitystä liittyy lisääntymisen takaamiseen.

Itsetoiminnan haitat

Itsensä pääasiallisena haittana pidetään sisäsiitoksen masennusta. Tämä ilmiö merkitsee vihanneksen jälkeläisten sopivuuden tai biologisen asenteen heikkenemistä suhteessa ristikkäisiin jälkeläisiin.

Tästä syystä on lajeja, joilla, vaikkakin ne ovat hermafrodiitteja, on mekanismeja estää itsehedelmöittymistä. Päämekanismeja käsitellään seuraavassa osassa.

Nykyinen näkemys itsehedelmöityksen evoluutiosta sisältää ekologiset ja evoluutiovoimat. Fisherin näkökulmasta oletetaan vuorovaikutus itsestään hedelmöityksen ja synkkuuden aiheuttaman masennuksen välillä.

Tämä malli ennustaa itsehedelmöityksen tai puhtaan ristin muodostumisen häiritsevän valinnan seurauksena (kun ominaisuuden äärimmäisyydet suositaan), mikä ei suosii välimuunnelmien esiintymistiheyden lisääntymistä.

Tällä tavalla mallit ehdottavat tämän järjestelmän kehitystä sen hyötyjen ja haittojen vuorovaikutuksena.

Ekologiset mallit puolestaan ​​ehdottavat välituotteita itsehedelmöityksestä.

Mekanismit, jotka estävät kasvien itsehedelmöityksen

On yleisesti tiedossa, että seksuaalinen lisääntyminen tarjoaa valtavia etuja. Sukupuoli lisää jälkeläisten geneettistä monimuotoisuutta, mikä merkitsee suurempaa todennäköisyyttä, että seuraajat voivat kohdata suurempia haasteita, kuten ympäristömuutokset, patogeeniset organismit.

Sitä vastoin tiettyjen viljelykasvien ja eläinten itsehedelmöitys tapahtuu. Ehdotetaan, että tällä prosessilla varmistetaan uuden yksilön kehittyminen kokonaan, ja se on myös toteuttamiskelpoinen strategia - vaikka se riippuu lajeista ja ympäristöolosuhteista.

On löydetty, että erilaisissa angiospermissä on mekanismeja, jotka estävät hermafrodiittisissa organismeissa tapahtuvaa itsehedelmöitymistä ja monimutkaistavat sitä, että kukka voi hedelmöittää itseään.

Nämä esteet lisäävät populaation geneettistä monimuotoisuutta, koska niillä pyritään varmistamaan, että naispuoliset ja miespuoliset sukusolut ovat peräisin eri vanhemmista.

Kasvit, joissa esiintyy kukkasia, joissa on funktionaaliset vaaleat ja matot, välttävät itsensä irtaantumista rakenteiden kypsymisajan eroista. Toinen modaalisuus on rakenteellinen järjestely, joka estää siitepölyn siirron.

Yleisin mekanismi on itsensä epäyhteensopivuus. Tässä tapauksessa kasveilla on taipumus hylätä omat siitepölynsä.

Viitteet

1. Jarne, P., & Auld, JR (2006). Eläimet sekoittavat senkin: itsehedelmöityksen jakautuminen hermafrodiittisten eläinten keskuudessa. Evolution, 60 (9), 1816-1824.
2. Jiménez-Durán, K., ja Cruz-García, F. (2011). Seksuaalinen yhteensopimattomuus, geneettinen mekanismi, joka estää itsehedelmöittymistä ja edistää kasvien monimuotoisuutta. Meksikolainen Fitotecnia Magazine, 34 (1), 1-9.
3. Lande, R., ja Schemske, DW (1985). Itsehedelmöityksen ja sisäsiitoksen masennuksen kehitys kasveissa. I. Geneettiset mallit. Evolution, 39 (1), 24 - 40.
4. Schärer, L., Janicke, T., ja Ramm, SA (2015). Seksuaalinen konflikti hermafroditeissa. Cold Spring Harbor -perspektiivit biologiassa, 7 (1), a017673.
5. Slotte, T., Hazzouri, KM, Ågren, JA, Koenig, D., Maumus, F., Guo, YL,… & Wang, W. (2013). Capsella-vihurirokon perimä ja nopeaan pariutumisjärjestelmään liittyvien genomien seuraukset. Luontogenetiikka, 45 (7), 831.
6. Wright, SI, Kalisz, S., ja Slotte, T. (2013). Kasvien itsehedelmöityksen evoluutiovaikutukset. Menettelyissä. Biotieteet, 280 (1760), 20130133.