SAMOOPLODNJA: KOD ŽIVOTINJA, U BILJKAMA I PRIMJERA - BIOLOGIJA - 2025

Samo- oplodnja je jedinstvo muških i ženskih gameta istog pojedinca. Javlja se u organizmima koji su hermafroditi - bića koja kombiniraju muške i ženske funkcije u jednom jedincu, bilo u slijedu ili istovremeno.

Kada se proizvodnja gameta obje vrste preklapaju s vremenom (barem vremenom), hermafroditi su istodobni. Ovakav modalitet nudi mogućnost samoplodnje.

Samo-gnojidba se događa kod nekoliko vrsta biljaka

Izvor: pixabay.com

Čini se da je hermafrodit u višećelijskim organizmima, posebno biljkama i životinjama široko rasprostranjen fenomen.

Samooplodnja je optimalna strategija za stalno okruženje s malo dostupnosti partnera. Međutim, to donosi neke negativne posljedice, poput depresije zbog srodnosti.

U ovom fenomenu smanjuje se genetska varijabilnost populacije, što smanjuje njegovu sposobnost prilagođavanja promjenama okoliša, otpornost na patogene ili biljojede. Čini se da su ovi aspekti važni za rodove biljaka i životinja.

U biljkama

U biljkama je uobičajeno da isti pojedinac bude "otac i majka" svojih sjemenki. Iako je glavna uloga cvijeća - najvjerojatnije - promicanje unakrsne oplodnje, kod hermafroditnih vrsta može postojati samoplodnjavanje.

Neki primjeri biljaka u kojima se pojavljuje ovaj fenomen su grašak (organizam koji je Gregor Mendel koristio da razvije osnovne zakone nasljeđivanja, gdje je događaj samoplodnje bio presudan za proces) i neke mahunarke.

Na primjer, u slučaju cvjetova soje, cvjetovi se mogu otvoriti radi unakrsnog oprašivanja insektima ili mogu ostati zatvoreni i samoprati.

Kod životinja

Prema Jarneu i sur. (2006), izuzev insekata, otprilike jedna trećina životinjskih vrsta predstavlja fenomen hermafroditizma. Ta je činjenica olakšala razvoj samoplodnje kod brojnih životinjskih vrsta.

Raspodjela stopa samozadovoljavanja slična je onima u biljkama, što sugerira da su slični procesi djelovali u obje linije u korist evolucije samozadovoljavanja.

Za Jarne i sur. (2006), hermafroditizam je rijedak kod phyla većih životinja, prvenstveno člankonožaca. Česta je pojava u manjim phylama, uključujući morske spužve, meduze, plosnate crve, mekušce, morske suknje i annelids.

Ovi autori otkrili su da se događaj samoplodnje događa u svojti gdje se gamete (i muški i ženski) stvaraju na jednom mjestu ili u žlijezdi, kao što se događa u plućnim puževima.

Može se pojaviti i u situacijama kada se gamete stvaraju na različitim mjestima ili kad se izbacuju u vodu, kao što se događa u morskim vrstama.

Kod nekih trematoda i oligoheta samozatajanje se javlja nakon nužne kopulacije u istoj jedinki.

Prednosti samooplodnje

Kratkoročno postoje neke prednosti samooplodnje. Prvo, i ženske i muške gamete potječu od istog roditeljskog jedinke.

Dakle, organizmi imaju koristi dodatnih 50% od prijenosa svojih gena - u odnosu na samo tipični 50% doprinosa seksualnoj reprodukciji, jer preostalih 50% odgovara onom koji je dao seksualni partner.

Samo-gnojidba se također može pogodovati kada područje koje obitavaju dotične vrste karakterizira nizak broj potencijalnih parova ili, u slučaju biljaka, u područjima gdje je mala dostupnost oprašivača.

Osim toga, u biljnim vrstama samooplodnja bi dovela do uštede energije, jer cvjetovi ovih biljaka mogu biti mali (više ne moraju biti veliki i vidljivi da bi privukli oprašivače) s ograničenom količinom peludi.

Dakle, samooplodnja osigurava razmnožavanje i povećava kolonizaciju područja. Najprihvaćenija ekološka hipoteza koja objašnjava evoluciju samooplodnje povezana je s jamčenjem reprodukcije.

Nedostaci samovolje

Glavni nedostatak samozadovoljavanja smatra se depresijom inbridinga. Ovaj fenomen podrazumijeva smanjenje sposobnosti ili biološkog stava srodnog potomstva u odnosu na prekriženo potomstvo.

Iz tog razloga, postoje vrste koje, iako su hermafroditi, imaju mehanizme za sprečavanje samoplodnje. Glavni mehanizmi bit će obrađeni u sljedećem odjeljku.

Sadašnji pogled na evoluciju samooplodnje uključuje ekološke i evolucijske sile. Iz Fisherove perspektive pretpostavlja se interakcija između očitih prednosti samoplodnje i depresije zbog srodnosti.

Ovaj model predviđa stvaranje samoplodnje ili čistih križeva, kao rezultat poremećaja selekcije (kada su prednost krajnje osobine), što ne pogoduje povećanju učestalosti međupredmetnih varijanti.

Na ovaj način, modeli predlažu evoluciju ovog sustava kao interakciju njegovih koristi u odnosu na njegove nedostatke.

Ekološki modeli sa svoje strane predlažu intermedijarne stope samo-gnojidbe.

Mehanizmi koji sprečavaju samoplodnu biljku

Općenito je poznato da seksualna reprodukcija pruža ogromne koristi. Seks povećava genetsku raznolikost potomaka, što znači veću vjerojatnost da će se nasljednici suočiti s većim izazovima, poput promjena u okolišu, patogenih organizama, među ostalim.

Suprotno tome, samoplodnjavanje se događa kod određenih usjevnih biljaka i životinja. Predlaže se da ovaj proces osigurava da se novi pojedinac potpuno razvije, a to je ujedno i održiva strategija - iako ovisi o vrsti i okolišnim uvjetima.

Utvrđeno je da u raznim angiospermima postoje mehanizmi koji sprečavaju samoplodnju u hermafroditskim organizmima, komplicirajući se na različite načine da cvijet može oploditi sam.

Te barijere povećavaju genetsku raznolikost stanovništva, jer nastoje osigurati da ženske i muške gamete potječu od različitih roditelja.

Biljke koje predstavljaju cvijeće s funkcionalnim stabljikama i ćilimima izbjegavaju samočišćenje s odstupanjem od vremena sazrijevanja građevina. Drugi način je strukturalni raspored koji sprečava prijenos peludi.

Najčešći mehanizam je samokompatibilnost. U ovom slučaju biljke imaju tendenciju da odbacuju vlastiti pelud.

Reference

1. Jarne, P., i Auld, JR (2006). I životinje to miješaju: distribucija samooplodnje među hermafroditskim životinjama. Evolucija, 60 (9), 1816-1824.
2. Jiménez-Durán, K., i Cruz-García, F. (2011). Seksualna nespojivost, genetski mehanizam koji sprečava samooplodnju i doprinosi raznolikosti biljaka. Meksički časopis Fitotecnia, 34 (1), 1-9.
3. Lande, R., & Schemske, DW (1985). Evolucija samooplodnje i inbreeding depresije u biljkama. I. Genetski modeli. Evolucija, 39 (1), 24-40.
4. Schärer, L., Janicke, T., i Ramm, SA (2015). Seksualni sukob u hermafroditima. Perspektive Cold Spring Harbor u biologiji, 7 (1), a017673.
5. Slotte, T., Hazzouri, KM, Ågren, JA, Koenig, D., Maumus, F., Guo, YL,… & Wang, W. (2013). Genom Capsella rubella i genomske posljedice brzog razvoja parenja. Prirodna genetika, 45 (7), 831.
6. Wright, SI, Kalisz, S., & Slotte, T. (2013). Evolucijske posljedice samooplodnje u biljkama. Zbornik radova. Biološke znanosti, 280 (1760), 20130133.