CO TO JEST PLAZMOGAMIA? - BIOLOGIA - 2026

Plasmogamia jest etap rozmnażania płciowego, w którym fuzja cytoplasms gamet lub komórki płciowe odbywa się bez fuzji jądrze. Plasmogamia jest powszechna u grzybów, będąc pierwszym etapem ich rozmnażania płciowego. Może również wystąpić w komórkach roślinnych i zwierzęcych, które uległy fuzji i zostały wyhodowane.

Gamety to specjalne komórki, różniące się od innych komórek organizmu ze względu na swoją morfologię i pełnioną przez nie funkcję reprodukcyjną. W niektórych przypadkach proces plazmogamii zachodzi nie między zróżnicowanymi gametami, ale między niezróżnicowanymi komórkami somatycznymi (plazmogamia typu somatogamii).

Rycina 1. Różne etapy rozwoju żeńskiego gametangium (Oogonio) Saprolegnia sp. (Oomycota). A: niedojrzałe oogonium, B: rozwijające się oogonium; C: dojrzałe oogonium, D: jaja. Źródło: Jon Houseman

Po okresie intensywnego wzrostu grzyby wchodzą w fazę rozmnażania, tworząc i uwalniając dużą liczbę zarodników. Zarodniki są na ogół jednokomórkowe i są wytwarzane przez fragmentację grzybni lub w ramach wyspecjalizowanych struktur, takich jak między innymi zarodnie, sporofory lub gametangia.

Zarodniki mogą być wytwarzane bezpłciowo lub pośrednio podczas rozmnażania płciowego. Rozmnażanie płciowe grzybów, a także innych organizmów, obejmuje fuzję dwóch jąder zawierających informację genetyczną każdego rodzica. Jądra spotykają się fizycznie, gdy łączą się dwie komórki płciowe lub gamety.

Etapy rozmnażania płciowego grzybów

Rozmnażanie płciowe można zdefiniować jako mechanizm, który nieustannie odnawia ładunek genetyczny osobników gatunku biologicznego. Jest ważnym źródłem zmienności genetycznej, co pozwala na większą zdolność adaptacji do nowych warunków środowiskowych.

Proces rozmnażania płciowego grzybów ma unikalne i szczególne cechy tego królestwa.

W innych organizmach eukariotycznych (z jądrem i organellami otoczonymi błonami), takich jak rośliny, zwierzęta i protisty (bardzo proste eukarioty, bez zróżnicowanych tkanek), podział komórki obejmuje rozpuszczenie i odbudowę błony jądrowej.

U grzybów błona jądrowa pozostaje nienaruszona przez cały proces; u niektórych gatunków, które są wyjątkiem, błona jądrowa pęka, ale tylko częściowo.

Rozmnażanie płciowe grzybów przebiega w trzech etapach: plazmogamia, kariogamia i mejoza. Czas trwania każdego zdarzenia lub etapu rozmnażania płciowego jest różny, a przerwy między tymi wydarzeniami są również zmienne, w zależności od rodzaju organizmu.

U prymitywnych, mniej rozwiniętych grzybów kariogamia występuje prawie natychmiast po plazmogamii. Natomiast w przypadku wyższych, bardziej rozwiniętych grzybów istnieje przerwa między obydwoma stadiami.

Plazmogamia

Plazmogamia lub fuzja komórek jest pierwszym etapem rozmnażania płciowego grzybów, w którym dwie gamety, które są genetycznie różnymi komórkami haploidalnymi, łączą się, w wyniku czego powstaje komórka z dwoma haploidalnymi jądrami. W plazmogamii łączą się tylko cytoplazmy dwóch rodzicielskich haploidalnych gamet.

Komórki haploidalne zawierają pojedynczy zestaw chromosomów i są reprezentowane jako: n. Komórki diploidalne mają dwa zestawy chromosomów; są symbolizowane jako: 2n.

Kariogamy

W kolejnym etapie, zwanym kariogamią, dochodzi do fuzji lub zjednoczenia dwóch haploidalnych jąder gamet rodzicielskich, dając początek komórce z diploidalnym jądrem.

Wraz z fuzją jąder powstaje nowa komórka zwana zygotą. Jądro tej zygoty zawiera podwojoną liczbę chromosomów (tj. Jest diploidalne lub 2n).

Mejoza

Mejoza to ostatni etap rozmnażania płciowego, w którym liczba chromosomów jest ponownie zmniejszona o połowę. W mejozie jedna diploidalna komórka (2n) wytwarza cztery komórki haploidalne (n).

W mejozie zachodzą również procesy rekombinacji chromosomów, które gwarantują, że skład genetyczny (lub ładunek genetyczny) nowych komórek różni się od składu gamet prekursorowych całego procesu.

Rodzaje plazmogamii

Grzyby wykorzystują różne metody łączenia dwóch haploidalnych jąder kompatybilnych komórek, to znaczy w celu wystąpienia plazmogamii.

Plazmogamia częściej występuje w komórkach nie różniących się morfologią iw tym przypadku nazywana jest izogamiią. Kiedy komórki, które łączą swoje cytoplazmy, są różnej wielkości, plazmogamia nazywana jest anizogamią.

Istnieje 5 głównych typów plazmogamii, które są następujące: fuzja gamet, kopulacja gametangialna, fuzja gametangialna, spermatizacja i somatogamia. Te typy plazmogamii opisano poniżej.

Fuzja gamet

Niektóre grzyby wytwarzają wyspecjalizowane komórki płciowe (gamety), które są uwalniane z narządów płciowych zwanych gametangią, jak widzieliśmy wcześniej.

Fuzja jednokomórkowych gamet zachodzi w przypadku, gdy obie lub przynajmniej jedna z nich jest ruchoma. Ruchliwość zarodników zależy od tego, czy posiadają wici, które pozwalają im napędzać się do pływania, w którym to przypadku nazywa się je zoosporami. Ogólnie rzecz biorąc, dwie gamety, które się łączą, są tego samego rozmiaru i nazywane są izogamicznymi zoosporami.

Czasami może się zdarzyć, że jedna gameta jest większa od drugiej (gamety anizogamiczne). W rodzaju Monoblepharis z rodzaju Chytridiomycota, ruchliwe samce gamety są uwalniane z męskiego gametangium lub antheridium.

Później męskie gamety przenikają do żeńskiego gametangium (zwanego oogonium) i zapładniają duże, nieruchome żeńskie gamety (zwane oosferami).

Kopulacja gametangialna

U innych grzybów dochodzi do kontaktu dwóch gametangiów, a jądro przechodzi od samca do żeńskiego gametangium. W tym przypadku gametangia służą jako gamety.

Ten typ plazmogamii występuje w organizmach z grupy Oomycota, w których małe męskie gametangia (antheridia) wytwarzają rurki zapłodnienia, które rosną, rozgałęziają się, a następnie łączą z większym żeńskim gametangium (oogonium).

Rurki do zapłodnienia pozwalają jądrom gamet męskich na przejście przez drobny trzpień penetrujący i połączenie się z gametami żeńskimi (oosferami).

Rysunek 2. Pleśń wodna z grupy Oomycota rosnąca na martwych larwach. Ta pleśń wykazuje plazmogamię typu kopulacji gametangialnej. Źródło: TheAlphaWolf

Fuzja gametangii

W tego rodzaju plazmogamii gametangie łączą się i jednoczą swoje jądra. Na przykład zarodniki grzybów z grupy Zigomycota są morfologicznie identyczne, rosną razem i tworzą zróżnicowane gametangie, które łączą się, tworząc zygotę lub jajo. Ta zygota przekształca się później w grubościenną zygosporę.

Ryc. 3. Dojrzałe zygosporangium grzyba z grupy Zigomycota. Źródło: Jon Houseman

Spermatizacja

Spermatizacja polega na fuzji komórek jednojądrzastych (z pojedynczym jądrem), nieruchliwych (bez wici), z żeńskim gametangium.

Somatogamia

Niektóre bardziej rozwinięte grzyby nie wytwarzają gametangii. W takich przypadkach wegetatywne strzępki somatyczne, które tworzą ciało grzyba, uzyskują funkcje seksualne, wchodzą w kontakt, łączą się i wymieniają między sobą jądra.

Ten typ plazmogamii występuje w wyniku fuzji struktur wegetatywnych, nieseksualnych, takich jak strzępki i komórki drożdży.

Zalety i wady rozmnażania płciowego

Rozmnażanie typu płciowego ma pewne wady w porównaniu z rozmnażaniem typu bezpłciowego. Wady te obejmują zwiększony wydatek energetyczny potrzebny do dopasowania gamet, wolniejszą reprodukcję i wynikającą z tego mniejszą liczbę potomstwa.

Z drugiej strony rozmnażanie płciowe ma tę zaletę, że powoduje zróżnicowanie genetyczne między osobnikami. W tego typu rozmnażaniu ładunek genetyczny potomstwa pochodzi z genów dwojga rodziców i nie jest identyczny z genami któregokolwiek z nich.

Im większa zmienność genetyczna populacji, tym większa szybkość jej ewolucji. Populacje o dużej zmienności genetycznej mają różne mechanizmy odpowiedzi na zmiany w swoim środowisku, ponieważ mogą one wytwarzać osobniki o lepszych zdolnościach adaptacyjnych.

Bibliografia

1. Alexopoulus, CJ, Mims, CW i Blackwell, M. Editors. (1996). Mykologia wprowadzająca. Wydanie 4. Nowy Jork: John Wiley and Sons.
2. Clark, J. and Haskins, EF (2013), The jądrowa reprodukcja cykliczna w myxomycetes: a review. Mykosfera. 4 (2): 233–248. Doi: 10,5943 / mycosphere / 4/2/6
3. Dighton, J. (2016). Procesy ekosystemu grzybów. Wydanie 2. Boca Raton: CRC Press.
4. Kavanah, K. Editor. (2017). Fungi: Biology and Applications. Nowy Jork: John Wiley.
5. Ashton GD i Dyer PS (2016). Rozwój seksualny grzybów i jego zastosowania w systemach ekspresji genów. W: Schmoll M., Dattenböck C. (red.) Gene Expression Systems in Fungi: Advancements and Applications. Biologia grzybów. Skoczek.