Что такое изогамия в биологии
ИЗОГАМИЯ
Смотреть что такое «ИЗОГАМИЯ» в других словарях:
изогамия — изогамия … Орфографический словарь-справочник
ИЗОГАМИЯ — (греч.). Половой процесс у растений, когда копиллирующие элементы не отличаются друг от друга, в противоположность оогамии. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. изогамия (изо. гр. gamos брак) тип… … Словарь иностранных слов русского языка
ИЗОГАМИЯ — (от изо. и греч. gamos брак) тип полового процесса, при котором сливаются одинаковые внешне, но различающиеся биохимическими и физиологическими свойствами половые клетки (гаметы). Характерна для водорослей, низших грибов и простейших (у… … Большой Энциклопедический словарь
ИЗОГАМИЯ — ИЗОГАМИЯ, наличие одинаковых по размеру и структуре мужских и женских репродуктивных клеток, которые действуют как ГАМЕТЫ (половые клетки). Встречается у водорослей, простейших и примитивных растений. В отличии от изогамии, при анизогамии мужские … Научно-технический энциклопедический словарь
ИЗОГАМИЯ — ИЗОГАМИЯ, наиболее простой тип полового процесса у простейших, когда обе соединяющиеся половые особи (resp. гаметы) морфологически между собой неразличимы, являясь т. о. изогаметами. И. встречается у грегарин и некоторых жгутиковых … Большая медицинская энциклопедия
изогамия — Тип полового процесса, осуществляемый путем соединения изогамет; И. свойственна многим одноклеточным и некоторым низшим грибам. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый словарь генетических терминов 1995 407с.] Тематики генетика EN… … Справочник технического переводчика
ИЗОГАМИЯ — англ.isogamy нем.Isogamie франц.isogamie см. > … Фитопатологический словарь-справочник
Изогамия — * ізагамія * isogamy 1. Оплодотворение путем слияния внешне одинаковых зародышевых клеток (изогамет), которые обозначают как плюс и минусгаметы или плюс и минус пол. Эти гаметы всегда биполярны, т. е. ориентированы в мужском и женском направлении … Генетика. Энциклопедический словарь
Изогамия — Различные формы изогамии: A) изогамия подвижных гамет, B) изогамия неподвижных гамет, C) конъюгация Изогамия (от др. греч. ἴ … Википедия
изогамия — ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ИЗОГАМИЯ – тип полового процесса, при котором участвующие в нем гаметы сходны между собой по форме и размерам. Сливающиеся в ходе изогамии гаметы могут различаться по физиологическим и биохимическим свойствам. Характерна для… … Общая эмбриология: Терминологический словарь
Изогамия характеристики и виды
изогамии Это растительная репродуктивная система, в которой гаметы морфологически сходны. Сходство происходит по форме и размеру, и мужские и женские половые клетки не различаются. Эта репродуктивная система считается наследственной. Встречается в разных группах водорослей, грибов и простейших..
Гамет, участвующий в изогамии, может быть подвижным (реснитчатым) или нет. Объединение их происходит путем сопряжения. Недифференцированные половые клетки сливаются и обмениваются генетическим материалом.
Изогамия может быть гомотальной или гетеротальной. Он гомотален, когда происходит слияние гамет с одинаковым геномом. При гетеротаксической изогамии гаметы имеют разную генетическую структуру.
черты
Размножение изогамией происходит путем сопряжения. При этом содержимое одной клетки перемещается в другую, и происходит слияние.
Участвуют процессы каригамия (слияние ядер) и плазмогамия (слияние цитоплазмы). Дифференциация соматических клеток в половые может быть связана с условиями окружающей среды. Это также может влиять на взаимодействие с другими особями того же вида..
После дифференцировки гамет должны найти и распознать другие половые клетки. В группах, где происходит изогамия, распознавание и слияние гамет происходит по-разному.
Половые клетки могут быть жгутиковыми или неподвижными. В некоторых случаях они большие, как в некоторых зеленых водорослях.
тип
Существует два типа изогамии, связанных с генетическим составом гамет.
Гомотетическая изогамия
Гамет индивидуума конъюгирован с другим из той же клональной группы. В этом случае считается, что происходит самооплодотворение.
Все ядра имеют один и тот же генотип, и взаимодействие с другим генотипом отсутствует. Соматические клетки дифференцируются непосредственно в половые клетки.
Гамет образуются в клональных популяциях, и впоследствии происходит слияние с образованием зиготы..
Гетероталлическая изогамия
Гаметы производятся у разных особей, которые имеют разную генетическую структуру.
Гаметам необходимо иметь генетическую совместимость для слияния. Обычно образуются два типа гамет. «Плюс» и «минус», которые совместимы друг с другом.
Ячейка гаметангиала (которая производит гамету) одного типа образует пару с другим типом. Они распознаются посредством химической коммуникации, которая в некоторых случаях связана с производством феромонов..
Выделение в водорослях
У водорослей наблюдается наличие двух типов половых клеток, связанных с изогамией..
В некоторых группах гаметы среднего размера и имеют механизмы фототаксиса. Есть глазное пятно, которое получает стимул света.
Они обычно связаны с наличием хлоропластов и способностью накапливать запасные вещества. В других случаях гаметы очень маленькие и не имеют глазного пятна.
Половое размножение у водорослей с изогамией происходит по-разному.
СЫатуйотопаз
Это группа одноклеточных зеленых водорослей с двумя жгутиками. В нем представлена гетеротаксическая изогамия. Гомотаксическая изогамия может встречаться у некоторых видов.
Гаплоидные вегетативные клетки дифференцируются в половые клетки при увеличении условий азота в среде. Есть два типа гамет, с различными генетическими дополнениями.
Гамет продуцирует агглютинины (молекулы адгезии), которые способствуют объединению жгутиков. После слияния две гаметы предоставляют генетическую информацию, необходимую для развития эмбриона..
closterium
Эти водоросли относятся к отделу Charyophyta. Они одноклеточные. Они представляют гомотетическую и гетероталлическую изогамию.
Гамет не подвижны. В этом случае, когда возникают половые клетки, образуется конъюгационный сосочек. Цитоплазмы высвобождаются при разрыве клеточной стенки.
Впоследствии происходит слияние протоплазм обеих гамет и образуется зигота. Считается, что химическое притяжение происходит между различными генетическими типами в гетероталлической изогамии..
Бурые водоросли
Это многоклеточные организмы с жгутиковыми изогамными гаметами. Другие группы размножаются с помощью анизогамии или оогамии..
Гамет морфологически равны, но ведут себя по-разному. Есть виды, где женский тип выпускает феромоны, которые привлекают мужской тип.
В других случаях тип гамет движется в течение короткого периода времени. Затем он проглатывает жгутик и выпускает феромоны. Другой тип движется в течение более длительного времени и имеет рецептор сигнала феромона.
Выделение в грибах
Происходит изогамия как гомотального, так и гетероталлического типов. В большинстве случаев распознавание гамет связано с выработкой феромонов.
дрожжи
В нескольких одноклеточных группах, таких как сахаромицеты, гаметы различаются в ответ на изменение состава питательной среды. При определенных условиях, таких как низкий уровень азота, соматические клетки делятся на мейоз.
Гамет с различным генетическим составом распознаются по сигналам феромонов. Клетки формируют проекции к источнику феромонов и соединяются с их вершинами. Ядра обеих гамет мигрируют до слияния и образуют диплоидную клетку (зигота).
Нитчатые грибы
Это многоклеточные организмы. В основном они представляют гетероталические системы. Во время полового развития они образуют донорские (мужские) и рецептивные (женские) структуры.
Слияние клеток может происходить между гифой и более специализированной клеткой или между двумя гифами. Вход донорского ядра (самца) в гифу стимулирует развитие плодотворного организма.
Ядра не сливаются сразу. Плодоносящее тело образует дикариотическую структуру с ядрами разного генетического состава. Впоследствии ядра сливаются и делятся на мейоз.
Выделение у простейших
Изогамия встречается в жгутиковых одноклеточных группах. Эти реснитчатые организмы устанавливают цитоплазматическую связь между гаметами в специализированных областях плазматической мембраны..
Ресничные группы имеют два ядра, макроядро и микроядро. Макроядро является соматической формой. Диплоидный микроядер делится на мейоз и образует гамету.
Гаплоидные ядра обмениваются через цитоплазматический мост. Впоследствии цитоплазмы каждой клетки восстанавливаются, и они возвращают свою автономию. Этот процесс уникален у эукариот.
в Euplotes конкретные феромоны каждого генетического типа производятся. Клетки останавливают соматический рост, когда он обнаруживает феромон другого генетического состава.
Для видов Dileptus Распознающие молекулы представлены на поверхности клетки. Совместимые гаметы связаны с белками адгезии в ресничках.
в парамеций Вещества распознавания производятся между совместимыми гаметами. Эти вещества способствуют объединению половых клеток, а также их адгезии и последующему слиянию.
Изогамия
Изогамия характерна для низших грибов, в частности для представителей типа Хитридиомикота (Chytridiomycota) [2] .
Изогамия с образованием цист
1. Гаметы [1] ; 2. Зигота (планозигота) [1] ; 3. Циста [1]
Изогамия, как самый примитивный тип полового размножения
Изогамия Хитридиомицетов
Вегетативное тело этого организма – амебоид. Он расположен внутри клетки растения-хозяина. Бесполое размножение осуществляется зооспорами, развивающимися в зооспорангиях. При этом все вегетативное тело превращается в зооспорангий. Амебоид формирует оболочку, внутреннее его содержимое распадается на части. Затем формируются одноядерные зооспоры в виде голых комочков протоплазмы, каждый со жгутиком. Комочки выходят в окружающую среду. Если развитие и созревание зооспорангия происходит в неблагоприятных условиях, то эти же зооспоры, являющиеся органами бесполого размножения, приобретают функцию гамет и становятся способными к половому слиянию [3] .
При половом процессе две зооспоры, вышедшие из одного спорангия, копулируют друг с другом. Происходит слияние протоплазменной массы, то есть плазмогамия. Затем сливаются два ядра зооспор, с образованием одного диплоидного ядра. Образованная в результате подвижная зигота с двумя жгутиками (планозигота) – диплоидная клетка, садится на поверхность клетки растения-хозяина, проникает внутрь и разрастается в диплоидный амебоид. Последний, вслед за достижением зрелости, получает утолщенную оболочку и переходит в состояние покоя. Такая покоящаяся спора именуется – циста [3] .
Некоторые виды класса Хитридиомицеты, в частности Olpidium viciae, формируют, уходящую на зимовку, дикариотичекую клетку (спору) – цисту. Ее гаплоидные ядра сливаются только перед прорастанием [3] .
Поэтому же типу происходит половой процесс возбудителя заболевания рак картофеля – Synchytrium endobioticum. Цисты этого вида представляют собой результат полового слияния двух одинаковых, одножгутиковых гамет. Цисты сохраняются в клетках клубня в почве и являются источниками заражения [3] .
Изогамия
Изогамия – это форма полового размножения, которая подразумевает слияние гамет со схожей морфологией (аналогичная форма и размер). Поскольку оба гамета похожи, они не классифицируются как «мужские» или «женские», но различаются типами спаривания, которые чаще всего обозначают символами «+» и «-», хотя у некоторых видов базидиомицетов (Basidiomycota) существует более двух типов спаривания, обозначенных цифрами или буквами. Во всех случаях оплодотворение происходит, когда гаметы двух разных типов спаривания сливаются и образовывают зиготу.
Эволюция
Похоже, что изогамия была первой стадией полового размножения. В некоторых эволюционных линиях животных и растений эта форма размножения независимо эволюционировала до анизогамии (с гаметами мужского и женского типа) и оогамии (женская гамета намного больше, чем гамета самца, и не может двигаться). Существует хороший аргумент в пользу того, что эта закономерность была обусловлена физическими ограничениями на механизмы, с помощью которых два гамета сливаются вместе при половом размножении. У грибов аскомицетов ( Ascomycota ), анизогамия развилась от изогамных типов спаривания.
С подвижными клетками
Существует несколько видов изогамии. Обе половые клетки могут быть жгутиконосцами и, следовательно, подвижны. Этот тип встречается, например, у водорослей, таких как некоторые, но не все виды хламидомонада (Chlamydomonas).
С неподвижными клетками
При другом типе спаривания ни один из гамет не подвижен. Так обстоит дело, например, при скрещивании дрожжей. Типы спаривания дрожжей обычно обозначаются как «а» и « α (альфа)» вместо «+» и «-».
Конъюгация
Другая, более сложная форма – это конъюгация (подобно обмену генетическим материалом через цитоплазматический мостик при конъюгации у бактерий, но с вовлечением репродукции). Такой тип спаривания наблюдается у некоторых зеленых водорослей, например, Спирогира (Spirogyra). Эти водоросли растут как нити клеток. Когда две нити противоположных типов спаривания сближаются, клетки образуют конъюгационные трубки между нитями. Как только трубки сформированы, протопласт из одной клетки перемещается по трубке в другую, чтобы слиться с ней, образуя зиготу.
У инфузорий деление клеток может сопровождаться самооплодотворением (аутогамия), или переносом ядер между двумя клетками без образования зиготы.
У грибов зигомицетов (Zygomycota) две гифы противоположных спаривающих типов образуют специальные структуры, называемые гаметангиями, где они касаются друг друга. Затем гаметангия сливается с зигоспорангием. У других грибов клетки из двух гиф с противоположными типами спаривания происходит слияния цитоплазмы (плазмогамия). Два ядра не сливаются, что приводит к образованию дикарион (клетки с двумя гаплоидными ядрами), образовывающих мицелий. Кариогамия (слияние ядер) встречается в спорангии и приводит к образованию диплоидных клеток (зигот), которые сразу же подвергаются мейозу, образуя споры.
Во многих случаях изогамовое оплодотворение используется организмами, которые также могут размножаться бесполым путем, через бинарное деление, почкование или бесполые споры. Переход к режиму полового размножения часто вызван изменением от благоприятных к неблагоприятным условиям среды. Оплодотворение часто приводит к образованию зиготических покоящихся спор с толстыми стенками, которые могут выдержать суровые условия и прорастают, как только они становятся снова благоприятными.
Анизогамия
С подвижными клетками
Существует несколько видов изогамии. Обе половые клетки могут быть жгутиконосцами и, следовательно, подвижны. Этот тип встречается, например, у водорослей, таких как некоторые, но не все виды хламидомонада (Chlamydomonas).
С неподвижными клетками
При другом типе спаривания ни один из гамет не подвижен. Так обстоит дело, например, при скрещивании дрожжей. Типы спаривания дрожжей обычно обозначаются как «а» и «α (альфа)» вместо «+» и «-».
Конъюгация
Другая, более сложная форма — это конъюгация (подобно обмену генетическим материалом через цитоплазматический мостик при конъюгации у бактерий, но с вовлечением репродукции). Такой тип спаривания наблюдается у некоторых зеленых водорослей, например, Спирогира (Spirogyra). Эти водоросли растут как нити клеток. Когда две нити противоположных типов спаривания сближаются, клетки образуют конъюгационные трубки между нитями. Как только трубки сформированы, протопласт из одной клетки перемещается по трубке в другую, чтобы слиться с ней, образуя зиготу.
У инфузорий деление клеток может сопровождаться самооплодотворением (аутогамия), или переносом ядер между двумя клетками без образования зиготы.
У грибов зигомицетов (Zygomycota) две гифы противоположных спаривающих типов образуют специальные структуры, называемые гаметангиями, где они касаются друг друга. Затем гаметангия сливается с зигоспорангием. У других грибов клетки из двух гиф с противоположными типами спаривания происходит слияния цитоплазмы (плазмогамия). Два ядра не сливаются, что приводит к образованию дикарион (клетки с двумя гаплоидными ядрами), образовывающих мицелий. Кариогамия (слияние ядер) встречается в спорангии и приводит к образованию диплоидных клеток (зигот), которые сразу же подвергаются мейозу, образуя споры.
Во многих случаях изогамовое оплодотворение используется организмами, которые также могут размножаться бесполым путем, через бинарное деление, почкование или бесполые споры. Переход к режиму полового размножения часто вызван изменением от благоприятных к неблагоприятным условиям среды. Оплодотворение часто приводит к образованию зиготических покоящихся спор с толстыми стенками, которые могут выдержать суровые условия и прорастают, как только они становятся снова благоприятными.
Эволюция анизогамии
Анизогамия — это процесс оплодотворение мелкими мужскими гаметами (сперматозоиды) крупных женских гамет (яйцеклетки). Разница в размере гамет является принципиальным различием между самцами (мужчинами) и самками (женщинами). Гетерогамия впервые развилась у многоклеточных гаплоидных видов, когда была установлена дифференциация различных типов спаривания.
Для эволюции анизогамии были предложены две теории
Основное внимание уделяется теории конкуренции спермы; другой акцент делается на взаимодействие различных типов спаривания для борьбы с рисками оплодотворения. Обе теории предполагают, что анизогамия возникла из-за дизруптивного (разрывающего) отбора, действующего на предковую изогамную популяцию, и что существует компромисс между большим числом гамет и меньшим приспособлением каждой отдельной гаметы, поскольку общий ресурс, который один организм может вложить в воспроизведение фиксируется
Теория конкуренции спермы была первой теорией, объясняющей эволюцию анизогамии, предложенную Джеффом Паркером. Он предположил, что, поскольку размер зиготы определяется размерами обоих гамет, то меньший размер гаметы, уменьшит размер зиготы не менее чем на половину. Поэтому существует большая выгода для уменьшения размера гамета, чтобы значительно увеличить их количество.
Затем множество более мелких гамет способны «паразитировать» на более крупных для передачи своих генов, а большие гаметы должны увеличить свои размеры, чтобы компенсировать потерю питательных веществ зиготами. Таким образом, конкуренция сперматозоидов, которая послужила силой отбора для значительного увеличения числа гамет, была предложена как причина дифференциации размеров разных гамет и, в конечном счете, эволюции спермы и яйцеклеток.
Однако конкуренция существует не только среди спермы, но также и среди яйцеклеток. Паркер не дал объяснений, почему именно сперма стала меньше, а не яйцеклетки, или что привело к тому, что прото-сперма и прото-яичники стали неравными. Фактически, недавняя математическая модель показывает, что конкуренция сперматозоидов не является ни необходимой, ни достаточной для эволюции анизогамии. Конкуренция сперматозоидов приводила только к тому, что сперматозоиды становились все меньше и меньше.
Предполагается, что реальной причиной эволюции анизогамии являются риски оплодотворения
Важной проблемой для размножения многоклеточных организмов является перенос гамет с места на место для оплодотворения. Однако транспортировка имеет вероятность отказа и создает риски оплодотворения
Когда риск возрастает, гаметы одного типа спаривания должны уменьшаться, чтобы увеличить число для преодоления этого риска, а гаметы другого типа спаривания должны стать больше, чтобы компенсировать потери питательных веществ у зигот.
Таким образом, риски оплодотворения и взаимодействие различных типов спаривания могли вызвать эволюцию анизогамии. Сперма развивается, чтобы увеличить вероятность оплодотворения, а яйцеклетка развиваются, чтобы компенсировать потерю питательных веществ. Кроме того, сперматозоиды могут становится еще меньше, если яйцеклетки станут более крупными, чтобы обеспечить питательными веществами зиготы. Это взаимодействие может служить причиной того, что многие организмы имеют микроскопических сперматозоидов и чрезвычайно крупные яйцеклетки.
Встречается ли изогамия у людей?
В результате изогамии могут появляться однополые организмы, имеющие в кариотипе хромосомы исключительно подтипа Х. У живых клеток именно Х считаются эволюционно более старыми. Высшие растения и абсолютно все животные не могут использовать изогамию для продолжения рода: у зверей, высших растений и людей она сменяется оогамией, когда женские и мужские нуклеопротеидные структуры дифференцированы, и в результате появляется особь с ХУ-хромосомами (мужской пол) и с ХХ-хромосомами (женский пол).
Наблюдение за растениями помогает разобраться, почему пол малыша в момент зачатия определяют именно сперматозоиды, а не яйцеклетка. Женская репродуктивная клетка в процессе созревания, деления и выхода в полость для оплодотворения способна получать только две хромосомы Х от матери, тогда как сперматозоид во время деления может взять от организма отца как Х, так и У-хромосому.
Следовательно, если соединятся две Х, получится девочка, а если Х и У – мальчик.
У людей изогамии не бывает – это попросту невозможно. В человеческих клетках при адекватном генотипе могут быть только две одинаковые хромосомы – у женского пола, и две разные – у мужского. Таким образом, процесс деления клеток в теле сопровождается митозом (это деление, когда получается клетка с одинаковым количеством хромосом) и мейозом (происходит редукция количества хромосом, когда половина оказывается Х или У).