HVAD ER PLASMOGAMI? - BIOLOGI

Den plasmogamia er en fase af seksuel reproduktion i hvilket fusionen af cytoplasmaer af kønsceller eller kønsceller forekommer uden fusion af deres kerner. Plasmogamy er almindelig i svampe, da den er den første fase af deres seksuelle reproduktion. Det kan også forekomme i plante- og dyreceller, der er blevet smeltet sammen og dyrket.

Gameter er specielle celler, der er differentieret fra de andre celler i en organisme på grund af deres morfologi og den reproduktive funktion, de udfører. I nogle tilfælde forekommer processen med plasmogami ikke mellem differentierede gameter, men mellem udifferentierede somatiske celler (somatogamy-type plasmogamy).

Figur 1. Forskellige stadier af udvikling af det kvindelige gametangium (Oogonio) af Saprolegnia sp. (Oomycota). A: umoden oogonium, B: udvikling af oogonium; C: modent oogonium, D: æg. Kilde: Jon Houseman

Efter en periode med intensiv vækst går svampene ind i en reproduktionsfase og danner og frigiver et stort antal sporer. Sporer er generelt unicellulære og produceres ved fragmentering af myceliet eller inden for specialiserede strukturer, såsom sporangia, sporophores eller gametangia, blandt andre.

Sporer kan produceres aseksuelt eller indirekte i seksuel reproduktion. Seksuel reproduktion i svampe såvel som i andre organismer involverer fusion af to kerner, der indeholder den genetiske information fra hvert forældremodul. Kerner mødes fysisk, når to kønsceller eller gameter forenes.

Stadier af seksuel reproduktion af svampe

Seksuel reproduktion kan defineres som en mekanisme, der konstant fornyer den genetiske belastning af individerne af en biologisk art. Det er en vigtig kilde til genetisk variation, som giver en større kapacitet til at tilpasse sig nye miljøforhold.

Processen med seksuel reproduktion af svampe har unikke og særlige kendetegn ved dette rige.

I andre eukaryote organismer (med kerner og membranindelukkede organeller), såsom planter, dyr og protister (meget enkle eukaryoter, uden differentierede væv) involverer celledeling opløsningen og genopbygningen af den nukleare membran.

I svampe forbliver den nukleare membran intakt gennem hele processen; i nogle arter, som er undtagelsen, bryder den nukleare membran men kun delvist.

Den seksuelle reproduktion af svampe finder sted i tre faser: plasmogamy, karyogamy og meiose. Varigheden af hver begivenhed eller fase af seksuel reproduktion varierer, og intervallerne mellem disse begivenheder varierer også, afhængigt af typen af organisme.

I primitive, mindre udviklede svampe forekommer karyogami næsten umiddelbart efter plasmogami. I modsætning hertil er der i højere, mere udviklede svampe et interval mellem begge faser.

Plasmogamy

Plasmogamy eller cellefusion er det første trin i seksuel reproduktion i svampe, hvor to gameter, der er genetisk forskellige haploide celler, smelter sammen, hvilket resulterer i en celle med to haploide kerner. I plasmogami forene kun cytoplasmerne fra de to forældre haploide gameter.

Haploidceller indeholder et enkelt sæt kromosomer og er repræsenteret som: n. Diploide celler har to sæt kromosomer; er symboliseret som: 2n.

Karyogamy

I det næste trin, kaldet karyogamy, forekommer fusionen eller foreningen af de to haploide kerner i forældrekameterne, hvilket giver anledning til en celle med en diploid kerne.

Med fusionen af kernerne produceres en ny celle kaldet en zygote. Kernen i denne zygote indeholder et fordoblet antal kromosomer (dvs. det er diploid eller 2n).

Meiose

Meiosis er den sidste fase af seksuel reproduktion, hvor antallet af kromosomer reduceres med halvdelen igen. Ved meiose producerer en diploid celle (2n) fire haploide celler (n).

Ved meiose forekommer kromosomrekombinationsprocesser også, der garanterer, at den genetiske sammensætning (eller genetisk belastning) af de nye celler er forskellig fra den for forstadie-gameter for hele processen.

Typer af plasmogami

Svampe anvender en række metoder til at forbinde to haploide kerner af kompatible celler, det vil sige for at plasmogami kan forekomme.

Plasmogamie forekommer hyppigere i celler, der ikke adskiller sig i morfologi, og i dette tilfælde kaldes det isogami. Når cellerne, der smelter sammen med deres cytoplasmer, er af forskellig størrelse, kaldes plasmogami anisogamy.

Der er 5 hovedtyper af plasmogami, som er følgende: gamete fusion, gametangial copulation, gametangial fusion, spermatization og somatogamy. Disse typer plasmogami er beskrevet nedenfor.

Gamete fusion

Nogle svampe producerer specialiserede kønsceller (gameter), der frigøres fra kønsorganer kaldet gametangia, som vi så tidligere.

Fusionen af encellede gameter opstår i tilfælde af, at begge eller mindst en af dem er mobile. Spores mobilitet afhænger af, at de har flageller, der giver dem mulighed for at drive sig selv til at svømme, i hvilket tilfælde de kaldes zoosporer. Generelt er de to gameter, der smelter sammen, af samme størrelse og kaldes isogamiske zoosporer.

Det kan lejlighedsvis være tilfældet, at det ene gamet er større end det andet (anisogamiske gameter). I slægten Monoblepharis af phylla Chytridiomycota frigives de motile mandlige gameter fra det mandlige gametangium eller antheridium.

Senere trænger de mandlige gameter ind i et kvindeligt gametangium (kaldet et oogonium) og befrugter de store, ubevægelige kvindelige gameter (kaldet oospheres).

Gametangial copulation

I andre svampe kommer to gametangia i kontakt, og kernen går fra han til kvindelig gametangium. I dette tilfælde fungerer gametangia som gameter.

Denne type plasmogami forekommer i organismer fra Oomycota-gruppen, hvor de små mandlige gametangia (antheridia) producerer befrugtningsrør, der vokser, forgrenes og derefter smelter sammen med det større kvindelige gametangium (oogonium).

Befrugtningsrør gør det muligt for kerne i de mandlige gameter at passere gennem en fin penetrerende stift og smelte sammen med de kvindelige gameter (oospheres).

Figur 2. Oomycota-gruppe vandform, der vokser på døde larver. Denne form udviser gametangial copulation-type plasmogamy. Kilde: TheAlphaWolf

Fusion af gametangia

I denne type plasmogami smelter gametangia sammen og forener deres kerner. F.eks. Er sporerne af svampene i Zigomycota-gruppen morfologisk identiske, vokser sammen og danner differentierede gametangia, der smelter sammen til en zygote eller et æg. Denne zygote omdannes senere til en tykvægget zygospore.

Figur 3. Ældre zygosporangium af en svamp fra Zigomycota-gruppen. Kilde: Jon Houseman

Spermatization

Spermatisering består af fusionen af mononukleaderede celler (med en enkelt kerne), ikke bevægelig (uden flagellum), med en kvindelig gametangium.

Somatogamy

Nogle mere udviklede svampe producerer ikke gametangia. I disse tilfælde får de vegetative somatiske hyfer, der danner svampens krop, seksuel funktion, kommer i kontakt, smelter sammen og udveksler deres kerner med hinanden.

Denne type plasmogami forekommer med fusion af vegetative, ikke-seksuelle strukturer, såsom hyfer og gærceller.

Fordele og ulemper ved seksuel reproduktion

Reproduktion af den seksuelle type har nogle ulemper sammenlignet med reproduktion af den aseksuelle type. Disse ulemper inkluderer øgede energiudgifter til at få gameter til at mødes, langsommere reproduktion og færre afkom som et resultat.

På den anden side har seksuel reproduktion fordelen ved at producere genetisk variation mellem individer. I denne form for reproduktion kommer efterkommernes genetiske belastning fra generne for de to forældre og er ikke identisk med den af nogen af dem.

Jo større den genetiske variation i en population er, jo større er dens udviklingshastighed. Befolkninger med stor genetisk variabilitet har forskellige responsmekanismer på ændringer i deres miljø, da disse kan producere individer med overlegen adaptiv kapacitet.

Referencer

Alexopoulus, CJ, Mims, CW og Blackwell, M. Redaktører. (nitten og seksoghalvfjerds). Indledende mykologi. 4. udgave. New York: John Wiley og sønner.
Clark, J. og Haskins, EF (2013). Den nukleare reproduktionscyklus i myxomyceterne: en gennemgang. Mycosphere. 4 (2): 233–248.doi: 10.5943 / mycosphere / 4/2/6
Dighton, J. (2016). Svampe økosystemprocesser. 2. udgave. Boca Raton: CRC Press.
Kavanah, K. Redaktør. (2017). Svampe: Biologi og applikationer. New York: John Wiley.
Ashton GD og Dyer PS (2016). Seksuel udvikling i svampe og dens anvendelser i genekspressionssystemer. I: Schmoll M., Dattenböck C. (eds) Genekspressionssystemer i svampe: Fremskridt og applikationer. Svampe biologi. Springer.

HVAD ER PLASMOGAMI? - BIOLOGI - 2025