Анизогамия

Типы:

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).

Разница между анизогамией и изогамией

Определение

Анизогамия: Анизогамия — это слияние гамет разных размеров.

изогамии: Изогамия — это слияние гамет одинакового размера.

оогамия: Оогамия — это сочетание больших неподвижных женских гамет с маленькими подвижными мужскими гаметами.

Размер

Анизогамия: Разные по размеру гаметы сливаются во время анизогамии.

изогамии: Подобные размеры гаметы слиты во время изогамии. Они отличаются только своей физиологией.

оогамия: Большая яйцеклетка сливается с маленькой сперматозоидом во время оогамии.

Мужские / женские гаметы

Анизогамия: Мужские и женские гаметы присутствуют в анизогамии.

изогамии: Мужские и женские гаметы не различимы в изогамии.

оогамия: Мужские и женские гаметы присутствуют в оогамии.

подвижность

АнизогамияКак мужские, так и женские гаметы подвижны или неподвижны при анизогамии.

изогамии: Как мужские, так и женские гаметы подвижны или неподвижны в изогамии.

оогамия: Яйцеклетка неподвижна, а сперматозоид подвижен в оогамии.

Этапы эволюции

Анизогамия: Анизогамия развивается из изогамии. Это вторая стадия эволюции в сексуальном процессе.

изогамииИзогамия — это первая стадия эволюции в сексуальном процессе.

оогамия: Оогамия развивается из анизогамии. Это третья стадия эволюции в сексуальном процессе.

Примеры

Анизогамия: Анизогамия встречается у некоторых грибов, высших беспозвоночных и у всех позвоночных.

изогамии: Изогамия встречается в СЫатуйотопаз, который представляет собой одноклеточную водоросль и Monocystis, который является простейшим.

оогамия: Oogamy встречается в высших группах водорослей, таких как Volvox а также Oedogonium, растения, такие как мохообразные, папоротники и голосеменные, простейшие и животные.

Заключение

Анизогамия, изогамия и оогамия — три формы сингамии, обнаруживаемой при половом размножении. Сингамия — это слияние гамет. Анизогамия — это синтез гамет в разнородной морфологии. Здесь яйцеклетка большая, а сперматозоид маленький. Изогамия — это синегамия гамет в сходной морфологии. Но они могут быть разными по типам спаривания. Оогамия — это сингамия большой неподвижной яйцеклетки с маленьким подвижным сперматозоидом. Оогамия — это разновидность анизогамии, которая встречается преимущественно у животных. Анизогамия развивается из изогамии, а оогамия — из анизогамии. Таким образом, основным отличием анизогамии от изогамии и оогамии является характер гамет и способ их слияния.

Ссылка:1. «Половое размножение у растений (изогамия, анизогамия, оогамия) ». МИР ШКОЛЫ. Н.п., н.д. Web. 11 мая 2017

Эволюция гамет

В связи с полом эволюция гамет шла по их размеру и типу гаметности.

Изогамия и анизогамия

Первый раз, когда существовала изогамия на уровне клеток, возникли конфликтные требования к их размерам. Чтобы произошло оплодотворение, гаметам необходимо найти друг друга. Необходимо также обеспечить зиготу достаточным запасом питательных веществ и защитными оболочками. При изогамии каждая гамета выполняет и консервативную (обеспечение зиготы ресурсами) и оперативную (поиск партнёра) функции. Имея одинаковые средние (с) размеры, изогаметы и то, и другое делают посредственно. Дифференциация по размеру позволяет мелким (м) гаметам лучше осуществлять поиск, а крупным (к) — обеспечение ресурсами, и сочетание к-м становится выгоднее, чем с-с. Поэтому эволюция гамет происходила, как правило, от изогамии к анизогамии.

Теория дисруптивного отбора Паркера. Если размер зиготы является достаточно важным для её выживания (у организмов с внешним оплодотворением), то эволюционно стабильной стратегией будет анизогамия. В таких случаях популяция, состоящая из самцов (производителей мелких гамет) и самок (производителей крупных гамет) будет стабильной. Теория дисруптивного отбора позволяет объяснить возникновение и поддержание раздельнополости у многих растений и некоторых животных с внешним оплодотворением.

Тип гаметности и пол

Понятие пола связано с дифференциацией по размеру гамет, то есть к мужскому полу мы относим особей, которые производят мелкие подвижные гаметы, а к женскому — тех, которые производят крупные. При этом дифференциация по типу гаметности (гомо — XX или гетерогаметная конституция — XY) у некоторых видов может не совпадать с дифференциацией по размеру.

В процессе эволюции у большинства видов малые гаметы и гетерогаметная конституция XY оказались у мужского пола, а крупные гаметы и гомогаметная конституция XX — у женского. Это виды с гаметностью типа Drosophila. Напротив, у видов с гаметностью типа Abraxas (англ.)русск. (птицы, бабочки, моль, некоторые виды рыб и др.) направления этих дифференциаций не совпали. Яйцеклетки у женского пола гетерогаметны, а сперматозоиды у мужского — гомогаметны.

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.

Что такое уогамия

Оогамия — это тип гетерогамии, при котором большая неподвижная яйцеклетка (яйцеклетка) сливается с маленькой подвижной сперматозоидом (сперматозоид). Большая яйцеклетка оптимизирована для долголетия путем хранения пищи. Подвижный сперматозоид оптимизирован для подвижности и скорости. Следовательно, дифференцировка гамет помогает выполнять соответствующие задачи. Уогамия считается развитой из анизогамии как третья стадия эволюции полового процесса. В основном это происходит у животных. Это также происходит в некоторых растениях, таких как бриофиты, папоротники и голосеменные, простейшие и некоторые отряды водорослей. Оогамия показана в Рисунок 3

Рисунок 3: Оогамия