SELVBEFRUKTNING: HOS DYR, I PLANTER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

Self- befruktning er foreningen av de mannlige og kvinnelige kjønnsceller av samme individ. Det forekommer i organismer som er hermafroditter - vesener som kombinerer mannlige og kvinnelige funksjoner i et enkelt individ, enten sekvensielt eller samtidig.

Når produksjonen av gametene av begge typene overlapper i tid (i det minste i tid), er hermafroditene samtidig. Denne modaliteten gir muligheten for selvbefruktning.

Selvbefruktning forekommer i flere plantearter
Kilde: pixabay.com

I multicellular organismer, spesielt planter og dyr, ser hermafroditt ut til å være et vidt distribuert fenomen.

Selvgjødsling er en optimal strategi for konstante miljøer med liten partnertilgjengelighet. Imidlertid gir det noen negative konsekvenser, for eksempel depresjon på grunn av consanguinity.

I dette fenomenet reduseres populasjonens genetiske variabilitet, noe som reduserer dens evne til å tilpasse seg miljøendringer, motstand mot patogener eller planteetere. Disse aspektene ser ut til å være viktige for avstamning av planter og dyr.

I planter

Hos planter er det vanlig at det samme individet er "far og mor" til frøene deres. Selv om hovedrollen til blomster er - mest sannsynlig - å fremme kryssbefruktning, kan selvbefruktning eksistere i hermafroditiske arter.

Noen eksempler på planter der dette fenomenet forekommer er erter (organismen som ble brukt av Gregor Mendel for å utvikle de grunnleggende arvelovene, der selvbefruktningsevnen var avgjørende for prosessen) og noen belgfrukter.

Når det gjelder soyabønne blomster, for eksempel, kan blomstene åpne for å tillate kryssbestøvning av insekter, eller de kan forbli lukkede og selvbestøve.

Hos dyr

I følge Jarne et al. (2006), unntatt insekter, presenterer omtrent en tredjedel av dyreartene fenomenet hermafroditisme. Dette faktum har letter utviklingen av selvbefruktning hos mange dyrearter.

Fordelingen av frekvensen av selfing er lik den i planter, noe som tyder på at lignende prosesser har operert i begge linjer til fordel for utviklingen av selfing.

For Jarne et al. (2006) er hermafroditisme sjelden i filaen til større dyr, først og fremst leddyr. Det er et vanlig fenomen i mindre phyla, inkludert sjøsvamp, maneter, flatorm, bløtdyr, havklynger og annelider.

Disse forfatterne fant at selvbefruktningsevnen skjer i taxa der kjønnsceller (både hann og kvinne) produseres på et enkelt sted eller kjertel, som forekommer i lungesnegler.

Det kan også forekomme i situasjoner der gameter produseres forskjellige steder, eller når de blir utvist i vannet, slik det forekommer i marine arter.

I noen trematoder og oligochaeter opptrer selfing etter en nødvendig kopulering hos samme individ.

Fordeler med selvbefruktning

Det er noen fordeler med selvbefruktning på kort sikt. For det første kommer både den kvinnelige og den mannlige gameten fra samme foreldreindivid.

Dermed drar fordel av organismer ytterligere 50% av overføringen av genene sine - sammenlignet med bare det typiske 50% bidraget til seksuell reproduksjon, siden de resterende 50% tilsvarer det som bidro av seksualpartneren.

Selvbefruktning kan også favoriseres når regionen bebodd av den aktuelle arten er preget av et lite antall potensielle kamerater eller, i tilfelle av planter, i områder der det er liten tilgjengelighet av pollinatorer.

I tillegg, i plantearter, ville selvbefruktning føre til energibesparelser, siden blomstene til disse plantene kan være små (de trenger ikke lenger være store og synlige for å tiltrekke pollinatorer) med en begrenset mengde pollen.

Dermed sikrer selvbefruktning reproduksjon og øker koloniseringen av området. Den mest aksepterte økologiske hypotesen for å forklare utviklingen av selvbefruktning er relatert til å garantere reproduksjon.

Ulemper ved selfing

Den største ulempen med å selge seg anses som innavlsdepresjon. Dette fenomenet innebærer reduksjon av egnetheten avkommers kondisjon eller biologiske holdning i forhold til den kryssede avkommet.

Av denne grunn er det arter som, selv om de er hermafroditter, har mekanismer for å forhindre selvbefruktning. Hovedmekanismene vil bli dekket i neste avsnitt.

Det nåværende synet på utviklingen av selvbefruktning involverer økologiske og evolusjonære krefter. Fra Fishers perspektiv antas det å være et samspill mellom de åpenbare fordelene ved selvbefruktning og depresjon på grunn av samvittighet.

Denne modellen spår dannelse av selvbefruktning eller rene kryss, som et resultat av forstyrrende seleksjon (når ytterpunktene til en egenskap er favorisert), noe som ikke favoriserer en økning i frekvensen av mellomvarianter.

På denne måten foreslår modellene utviklingen av dette systemet som et samspill mellom fordelene og ulempene.

Økologiske modeller foreslår på sin side mellomhastigheter av selvbefruktning.

Mekanismer som forhindrer selvgjødsling i planter

Det er allment kjent at seksuell reproduksjon gir enorme fordeler. Sex øker det genetiske mangfoldet til etterkommerne, noe som medfører en større sannsynlighet for at etterfølgerne kan møte større utfordringer, som miljøendringer, sykdomsfremkallende organismer, blant andre.

I kontrast til dette skjer selvbefruktning hos visse avlingsplanter og dyr. Det foreslås at denne prosessen sikrer at det nye individet vil utvikle seg fullt ut, og er også en levedyktig strategi - selv om den avhenger av arten og miljøforholdene.

Det har blitt funnet at det i forskjellige angiospermer er mekanismer som forhindrer selvbefruktning i hermafroditiske organismer, og kompliserer på forskjellige måter blomsten kan befrukte seg selv.

Disse barrierene øker den genetiske variasjonen i befolkningen, siden de søker å sikre at den kvinnelige og den mannlige gameten kommer fra forskjellige foreldre.

Planter som presenterer blomster med funksjonelle kondensatorer og karpeller, unngår å mishandle seg med avviket i modningstid for strukturene. En annen modalitet er et strukturelt arrangement som forhindrer overføring av pollen.

Den vanligste mekanismen er selvkompatibilitet. I dette tilfellet har plantene en tendens til å avvise sin egen pollen.

referanser

1. Jarne, P., & Auld, JR (2006). Dyr blander det også: fordelingen av selvbefruktning blant hermafroditiske dyr. Evolusjon, 60 (9), 1816-1824.
2. Jiménez-Durán, K., & Cruz-García, F. (2011). Seksuell inkompatibilitet, en genetisk mekanisme som forhindrer selvbefruktning og bidrar til plantemangfold. Meksikansk Fitotecnia Magazine, 34 (1), 1-9.
3. Lande, R., & Schemske, DW (1985). Utviklingen av selvbefruktning og innavlsdepresjon hos planter. I. Genetiske modeller. Evolusjon, 39 (1), 24-40.
4. Schärer, L., Janicke, T., & Ramm, SA (2015). Seksuell konflikt i hermafroditter. Cold Spring Harbor-perspektiver i biologi, 7 (1), a017673.
5. Slotte, T., Hazzouri, KM, Ågren, JA, Koenig, D., Maumus, F., Guo, YL, … & Wang, W. (2013). Capsella rubella genomet og de genomiske konsekvensene av rask evolusjon av parringssystemet. Naturgenetikk, 45 (7), 831.
6. Wright, SI, Kalisz, S., & Slotte, T. (2013). Evolusjonære konsekvenser av selvgjødsling i planter. Proceedings. Biologiske vitenskaper, 280 (1760), 20130133.