FRAGMENTACJA (BIOLOGIA): U ZWIERZĄT, ROŚLIN I PRZYKŁADÓW - BIOLOGIA - 2025

Rozdrobnienie jest typem reprodukcji bezpłciowej spontanicznego pęknięcia w organizmie występuje w dwóch lub więcej kawałków. Każdy z tych fragmentów ma zdolność regeneracji całego osobnika, zwiększając w ten sposób liczbę klonów w populacji.

Chociaż ten typ rozmnażania zaobserwowano w bakteriach kolonialnych oraz w organizmach wielokomórkowych zwierząt i roślin, nadal stanowi on kontrowersyjny temat w świecie nauki, ponieważ wielu badaczy spiera się o ewolucyjne znaczenie tej metody rozmnażania.

Zdjęcie niebieskiej rozgwiazdy (Linckia laevigata) (źródło: Frédéric Ducarme via Wikimedia Commons)

Niektórzy autorzy uważają, że rodzaje fragmentacji występujące w naturze obejmują zarówno rozszczepienie binarne u bakterii, jak i fragmentację zbiorową, a także produkcję jednokomórkowych propagul w organizmach wielokomórkowych.

Niezależnie od poglądu na ten proces, fragmentacja jest rodzajem rozmnażania bezpłciowego, które może nastąpić „celowo” lub może być zapośredniczone przez stresory środowiskowe, a także interwencje antropologiczne.

Ten rodzaj reprodukcji nie jest poprzedzony zdarzeniem podziału mejotycznego, to znaczy nie oznacza syngamii ani fuzji gametycznej, ale powstałe fragmenty mogą nadal regenerować nowego osobnika, identycznego z tym, który został pofragmentowany.

Wielkość i liczba fragmentów, które organizm może wytworzyć w wyniku fragmentacji, jest bardzo zmienna, podobnie jak wielkość potomstwa. Jedyną różnicą między fragmentacją a innymi rodzajami rozmnażania bezpłciowego jest to, że nie wymaga inwestowania energii, w przeciwieństwie na przykład do rozszczepienia lub pączkowania.

Fragmentacja u zwierząt

Fragmentacja została opisana jako strategia reprodukcyjna dla wielu bezkręgowców, wśród których są płazińce (płazińce), pierścienice (dżdżownice), niektóre szkarłupnie (rozgwiazdy) i parzystokopytne (koralowce i ukwiały).

Dżdżownice rozmnażają się również przez fragmentację (źródło: Fir0002, za Wikimedia Commons)

Zwykle podział jednego z tych bezkręgowców na jeden lub więcej fragmentów kończy się regeneracją „brakujących części” w każdym z nich. Ta ilustracja przedstawia rozgwiazdę, która uległa fragmentacji:

Fragmentacja vs. Regeneracja

Rozgwiazda może się fragmentować, ale fragmentacja różni się od regeneracji. Proces fragmentacji często mylony jest z procesem regeneracji, a wyraźnym tego przykładem jest rozgwiazda, która jest rodzajem szkarłupni.

Podobnie jak wiele innych organizmów, rozgwiazdy mogą regenerować swoje ramiona w krótkich okresach czasu, gdy tracą je z powodu różnych okoliczności (biotycznych lub abiotycznych). Niestety, wiele tekstów ogólnych opisuje ten proces jako zdarzenie fragmentacji, co niekoniecznie jest prawdą.

Kiedy rozgwiazda się rozpada, prawdą jest, że może ona zregenerować utracone części, ale w rzeczywistości utracone fragmenty giną przed ponownym utworzeniem ciała zwierzęcia.

Tylko rozgwiazda należąca do rodzaju Lickia, taka jak rozgwiazda błękitna Lickia laevigata, może regenerować nowe osobniki z części powstałych w wyniku przypadkowego procesu fragmentacji, pochodzenia naturalnego lub nie.

W roślinach

Rośliny mogą również rozmnażać się wegetatywnie przez fragmentację i stanowią być może najbardziej odpowiedni przykład wspomaganego antropologicznie rozmnażania bezpłciowego lub, co oznacza, kierowanego przez interwencję człowieka.

Wiele organizmów roślinnych może rozmnażać się klonalnie przez fragmentację niektórych regionów ciała na „części”, które mogą dać początek nowemu osobnikowi genetycznie identycznemu z rodzicem.

Jedną z właściwości roślin, które sprzyjają temu procesowi, jest zdolność niektórych ich komórek do „ponownego uruchomienia” swojego genomu, odróżnicowania i podziału, aby dać początek nowym liniom komórkowym, które będą różnicować się w określone narządy i tkanki nowego klonu.

Najczęstsze przykłady technik ogrodniczych do rozmnażania roślin, które opierają się na zdolności rozmnażania bezpłciowego przez fragmentację, obejmują stosowanie „sadzonek” lub „sadzonek”, a także rozmnażanie przez części struktur rezerwowych, takich jak bulwy i żarówki.

W środowisku naturalnym wiele paproci, drzew, krzewów i innych wieloletnich roślin nie drzewiastych może rozmnażać się przez fragmentację kłączy, z których wyrosły nowe pędy.

Jak zachodzi fragmentacja roślin?

Kiedy roślina rozmnaża się przez fragmentację, naturalną lub sztuczną (spowodowaną przez człowieka), w każdym fragmencie następuje wzrost i zróżnicowanie korzeni przybyszowych (które znajdują się w innych miejscach niż powinny).

Produkcja tych korzeni pozwala na przyczepienie się nowej rośliny w formacji do podłoża, skąd uzyskuje nawilżenie i składniki mineralne. Później z „ukorzenionego” fragmentu wyłania się nowy pęd z merystemem wierzchołkowym, gałęziami i blaszkami liściowymi (w zależności od przypadku).

Konkretne przykłady gatunków rozmnażających się przez fragmentację

Koral

Gatunek koralowca Palythoa caribaeorum, należący do typu Cnidaria, do klasy Anthozoa i do rzędu Zoantharia, jest dobrym przykładem bezkręgowców rozmnażających się przez fragmentację.

W badaniu przeprowadzonym na dwóch przybrzeżnych obszarach Brazylii, Acosta i in. (2001) wykazali, że rozmnażanie przez fragmentację u tego gatunku nie zależy od wewnętrznych sygnałów lub bodźców, ale raczej od dużej liczby czynników egzogennych.

Autor ten, zgodnie z ich naturą, klasyfikuje takie czynniki jako „biotyczne” i „abiotyczne”. Biotyki to takie, które powodują izolację fragmentów tkanek poprzez urazy, często związane z przypadkami częściowej śmiertelności rodzin.

Zamiast tego egzogenne czynniki abiotyczne mają do czynienia z fizyczną fragmentacją, która powoduje „rozbicie” jednostki na jeden lub więcej fragmentów w wyniku sił fizycznych, takich jak burze, prądy, fale lub silne przypływy. Siły te mogą również obejmować niektóre spowodowane interwencją człowieka, takie jak kotwiczenie, manipulacja przez nurków itp.

Roślina

Plectranthus scutellarioides, popularnie zwany „coleus”, to roślina Magnoliophyta należąca do rodziny Lamiaceae. Charakteryzuje się różnymi wariantami kolorystycznymi i jest bardzo poszukiwany w projektowaniu ogrodów.

Roślina ta jest powszechnie rozmnażana przez „sadzonki” lub „fragmenty” jej łodyg lub liści, z których pozyskuje się nowe osobniki. Pojawienie się przybyszowych korzeni i „odrastanie” tych roślin jest stosunkowo szybkie i można je zaobserwować w ciągu kilku dni.

Bibliografia

1. Acosta, A., Sammarco, PW i Duarte, LF (2001). Rozmnażanie bezpłciowe u zoanthida przez fragmentację: rola czynników egzogennych. Bulletin of Marine Science, 68 (3), 363-381.
2. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2003). Bezkręgowce (nr QL 362. B78 2003). Basingstoke.
3. Egger, B. (2008). Regeneracja: satysfakcjonująca, ale potencjalnie ryzykowna. Badania nad wadami wrodzonymi Część C: Zarodek dzisiaj: recenzje, 84 (4), 257-264.
4. Hickman, CP, Roberts, LS i Larson, A. (1997). Zintegrowane zasady zoologii. 10th edn. Boston: WCB.
5. Highsmith, RC (1982). Rozmnażanie przez fragmentację w koralowcach. Seria postępu w ekologii morskiej. Oldendorf, 7 (2), 207-226.
6. Pichugin, Y., Peña, J., Rainey, PB i Traulsen, A. (2017). Tryby fragmentacji i ewolucja cykli życia. PLoS computational biology, 13 (11), e1005860.
7. Solomon, EP, Berg, LR i Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.