Caractéristiques et types d'Isogamia

La Isogamia Il s'agit d'un système de reproduction végétal où les gamètes sont morphologiquement similaires. La similitude se produit en forme et en taille, et les cellules sexuelles féminines et masculines ne peuvent pas être distinguées. Ce système reproductif est considéré comme ancestral. Il est présenté dans différents groupes d'algues, de champignons et de protozoaires.

Les gamètes impliqués dans l'isogamie peuvent être mobiles (ciliés) ou non. Le syndicat se produit par conjugaison. Les cellules de sexe non indifférenciées fusionnent et échangent du matériel génétique.

Isogamia. Modifié M. PIEPENBRING [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)], via Wikimedia Commons

L'isogamie peut être homotale ou hétérotallique. C'est homotallique lorsque la fusion se situe entre les gamètes qui ont le même génome. Dans l'isogamie hétérotale, les gamètes ont une composition génétique différente.

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Caractéristiques

Source: M. PIEPENBRING [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

La reproduction de l'isogamie se produit par conjugaison. En cela, le contenu d'une cellule se déplace vers un autre et la fusion se produit.

Les processus de carigamie (fusion de noyaux) et la plasmogamie (fusion du cytoplasme) sont impliqués. La différenciation des cellules somatiques en sexuelle peut être associée aux conditions environnementales. L'interaction avec d'autres individus de la même espèce peut également influencer.

Après la différenciation, les gamètes doivent trouver et reconnaître d'autres cellules de sexe. En groupes où l'isogamie, la reconnaissance et la fusion des gamètes se produisent de différentes manières.

Les cellules de sexe peuvent être flagellées ou immobiles. Dans certains cas, ils sont grands, comme dans certaines algues vertes.

Gars

Il existe deux types d'isogamie liés à la composition génétique des gamètes.

Isogamia homotallique

Le gamète de l'individu est combiné avec un autre du même groupe clonal. Dans ce cas, il est considéré que l'auto-fertilisation se produit.

Tous les noyaux ont le même génotype et il n'y a pas d'interaction avec un génotype différent. Les cellules somatiques diffèrent directement dans les cellules sexuelles.

Les gamètes sont formés dans des populations clonales, et par la suite la fusion se produit pour former le zygote.

Isogamia hétérotale

Les gamètes se produisent chez différents individus, qui ont une composition génétique différente.

Les gamètes doivent avoir une compatibilité génétique pour que la fusion se produise. Deux types de gamètes sont généralement formés. Le "plus" et le "moins" qui sont compatibles les uns avec les autres.

La cellule gamétangiale (qui produit le gamète) d'un type forme un couple avec celui de l'autre type. Ceux-ci sont reconnus par le biais de communications chimiques qui, dans certains cas, impliquent la production de feromones.

Organismes avec des gamètes isogamiques

L'état de l'isogamia semble dominer dans les organismes unicellulaires, tandis que l'anisogamie est presque universelle pour les eucaryotes multicellulaires. Dans la plupart des lignées eucaryotes des organismes unicellulaires, les gamètes sont de la même taille et ne font pas de distinction entre les hommes et les femmes.

Organismes modèles

Dans les eucaryotes, il existe un nombre important d'espèces avec des gamètes isogamiques. Cependant, nous ne mentionnerons que les genres qui apparaissent constamment dans la littérature biologique - bien qu'il y en ait beaucoup plus.

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L'amibe sociale bien connue de l'espèce Dictyostelium disoideum, La levure commune que nous utilisons pour l'élaboration des aliments Saccharomyces cerevisiae et le parasite protozoaire provoquant une maladie du sommeil Trucei trucei Ce sont tous des exemples d'organismes avec des gamètes identiques.

Dans les algues vertes, l'isogamie est un phénomène commun. En fait, il existe deux types d'isogamie dans ces organismes.

Certaines espèces produisent des gamètes d'une taille relativement moyenne avec un système phototactique représenté par un point des yeux. D'autres espèces ont des gamètes égaux, mais beaucoup plus petits que dans le cas précédent. De plus, ils n'ont pas la tache des yeux.

Exceptions à la règle

Cependant, une telle observation radicale ne peut pas être faite et limitée aux gamètes isogamiques aux lignées unicellulaires et anisogamiques aux êtres multicellulaires.

En effet, les plantes présentent des exceptions à cette règle, puisque des genres avec des algues vertes coloniales telles que Pandorina, retour et Yamagishiella Ils présentent l'état d'Isogamia.

Il y a aussi des exceptions dans la direction opposée, car il existe des organismes unicellulaires, tels que les algues vertes de l'ordre bryopsidal qui ont des gamètes différents.

Isogamie dans les algues

Dans les algues, la présence de deux types de cellules sexuelles associées à l'isogamie a été observée.

Dans certains groupes, les gamètes ont une taille moyenne et ont des mécanismes de phototaxie. Un endroit oculaire est présenté qui reçoit le stimulus de la lumière.

Ils sont généralement associés à la présence de chloroplastes et à la capacité d'accumuler des substances de réserve.  Dans d'autres cas, les gamètes sont très petits et n'ont pas de tache des yeux.

La reproduction sexuelle dans les algues souffrant d'isogamie se produit différemment.

Chlamydomonas

C'est un groupe d'algues vertes unicellulaires, avec deux fléaux. Présents d'isogamia hétérotallique. Chez certaines espèces, une isogamie d'homothalica peut se produire.

Les cellules végétatives haploïdes diffèrent dans les cellules sexuelles lorsque les conditions d'azote augmentent au milieu. Il existe deux types de gamètes, avec des accessoires génétiques différents.

Les gamètes produisent des agglutinines (molécules d'adhésion) qui favorisent l'union des flagelles. Après la fusion, les deux gamètes fournissent les informations génétiques nécessaires au développement de l'embryon.

Fermeture

Ces algues appartiennent à la division Charoophyta. Ils sont unicellulaires. Ils présentent une isogamie homotallique et hétérotale.

Les gamètes ne sont pas mobiles. Dans ce cas, lorsque les cellules sexuelles proviennent, une papille de conjugaison est formée. Les cytoplasmes sont libérés par rupture de paroi cellulaire.

Par la suite, la fusion des protoplasmes des deux gamètes se produit et le zygote se forme. Il est considéré que l'attraction chimique est produite entre les différents types génétiques dans l'isogamie hétérotale.

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Algues brunes

Ce sont des organismes multicellulaires, avec des gamètes Isogamas flagellés. D'autres groupes sont reproduits par l'anisogamie ou l'oogamie.

Les gamètes sont morphologiquement les mêmes, mais ils se comportent différemment. Il existe des espèces où le type femelle libère des phéromones qui attirent le type masculin.

Dans d'autres cas, un type de gamète se déplace pendant une courte période. Ensuite, il ingère le fléau et libère des phéromones. L'autre gars se déplace plus longtemps et a un récepteur du signal des phéromones.

Isogamie dans les champignons

L'isogamie présente à la fois un type homothalique et hétérotallique. Dans la plupart des cas, la reconnaissance des gamètes est associée à la production de phéromones.

Levure

Dans plusieurs groupes unicellulaires tels que Saccharomyces, Les gamètes diffèrent en réponse à un changement dans la composition du support de culture. Dans certaines conditions, comme les faibles niveaux d'azote, les cellules somatiques sont divisées par la méiose.

Les gamètes avec une composition génétique différente sont reconnus par des signes de phéromones. Les cellules forment des projections vers la source des phéromones et unissent leurs sommets. Les noyaux des deux gamètes migrent jusqu'à ce qu'ils fusionnent et forment une cellule diploïde (zygote).

Champignons filamenteux

Ce sont des organismes multicellulaires. Ils présentent principalement les systèmes Heterotálicos. Pendant le développement sexuel, ils forment des structures donneuses (hommes) et réceptives (femelles) (femelles).

La fusion des cellules peut se produire entre un hyphes et une cellule plus spécialisée ou entre deux hyphes. L'entrée du noyau donneur (masculin) dans le HIFA, stimule le développement d'un corps fructueux.

Les noyaux ne fusionnent pas immédiatement. Le corps fructueux forme une structure dicariée, avec différents noyaux de composition génétique. Par la suite, les noyaux sont fusionnés et divisés par la méiose.

Isogamia en protozoaire

L'isogamia est présentée dans des groupes unicellulaires flagellés. Ces organismes ciliés établissent un lien cytoplasmique entre les gamètes dans une membrane plasmique spécialisée.

Les groupes ciliés ont deux noyaux, un macronucléus et un micronucleus. Le macronucléo est la forme somatique. Le micronucléus diploïde est divisé par la méiose et forme le gameta.

Les noyaux haploïdes sont échangés par un pont cytoplasmique. Par la suite, les cytoplasmes de chaque cellule sont restaurés et ils récupérent leur autonomie. Ce processus est unique dans les eucaryotes.

Dans Eupload Des phéromones spécifiques de chaque type génétique sont produites. Les cellules arrêtent la croissance somatique lorsqu'elle détecte une phéromone de composition génétique différente.

Pour les espèces de Dileptus Des molécules de reconnaissance sont présentées à la surface de la cellule. Les gamètes compatibles se lient par les protéines d'adhésion dans les cils.

Dans Paramecium Des substances de reconnaissance entre les gamètes compatibles sont produits. Ces substances favorisent l'union des cellules sexuelles, ainsi que leur adhérence et leur fusion ultérieure.

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Conséquences écologiques et évolutives

Investissement parental symétrique

Dans la biologie évolutive, l'une des questions les plus discutées lorsque nous parlons d'organismes complexes (comme les mammifères) est l'investissement parental. Ce concept a été développé par l'éminent biologiste Sir Ronald Fisher dans son livre "La théorie génétique de la sélection naturelle», Et implique les dépenses des parents pour le bien-être des jeunes.

L'égalité dans les gamètes implique que l'investissement parental sera symétrique pour les deux organismes impliqués dans l'événement de reproduction.

Contrairement au système d'anisogamie, où l'investissement parental est asymétrique, et c'est la gamète féminine qui fournit la plupart des ressources (nutriments, etc.) Non génétique pour le développement de zygote. Avec l'évolution des systèmes qui ont du dimorphisme dans leurs gamètes, l'asymétrie a également été développée dans les organismes parentaux.

Évolution

Selon des preuves et des modèles de reproduction que nous trouvons dans les espèces modernes, il semble logique de considérer l'isogamie comme la condition ancestrale, apparaissant dans les premiers stades de la reproduction sexuelle.

Dans plusieurs lignées d'organismes multicellulaires, tels que les plantes et les animaux, il a évolué indépendamment un système de reproduction différentielle, où les gamètes femelles sont grandes et immobiles et petits mâles et avec la capacité de se déplacer vers l'ovule.

Bien que les trajectoires de changement précises ne soient pas connues d'une condition isogame à un anisogamique, plusieurs théories ont été formulées.

Théorie 1

L'un d'eux met en évidence une rémunération possible entre la taille des gamètes et le nombre d'entre eux. Selon cet argument, l'origine de l'anisogamie est une stratégie stable de l'évolution causée par la sélection perturbatrice dans la recherche de l'efficacité et de la survie du zygote.

Théorie 2

Une autre théorie cherche à expliquer le phénomène comme un moyen de compensation d'une cellule immobile (l'ovule) avec de nombreuses cellules avec une capacité de mouvement (sperme).

Théorie 3

Une troisième vision explique la génération de l'anisogamie comme une caractéristique adaptative pour éviter les conflits entre le noyau et le cytoplasme en raison de l'héritage uniparental des organites.

Les références

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