Pembuahan sendiri adalah penyatuan gamet jantan dan betina dari individu yang sama. Itu terjadi pada organisme yang hermaprodit – makhluk yang menggabungkan fungsi pria dan wanita dalam satu individu, baik secara berurutan atau bersamaan.
Ketika produksi gamet dari kedua jenis tumpang tindih dalam waktu (setidaknya dalam waktu), hermafrodit adalah simultan. Modalitas ini menawarkan kemungkinan pembuahan sendiri.
Fertilisasi sendiri terjadi pada beberapa spesies tanaman Sumber: pixabay.com
Dalam organisme multiseluler, terutama tumbuhan dan hewan, menjadi hermafrodit tampaknya menjadi fenomena yang tersebar luas.
Pemupukan sendiri adalah strategi optimal untuk lingkungan konstan dengan sedikit ketersediaan mitra. Namun, itu memiliki beberapa konsekuensi negatif, seperti depresi karena kekerabatan.
Dalam fenomena ini, variabilitas genetik populasi berkurang, yang mengurangi kemampuannya untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan, ketahanan terhadap patogen atau herbivora. Aspek-aspek ini tampaknya penting untuk garis keturunan tumbuhan dan hewan.
Indeks artikel
Pada tumbuhan
Pada tumbuhan adalah umum bagi individu yang sama untuk menjadi “ayah dan ibu” dari benih mereka. Meskipun peran utama bunga adalah – kemungkinan besar – untuk mendorong fertilisasi silang, mungkin ada fertilisasi sendiri pada spesies hermaprodit.
Beberapa contoh tanaman di mana fenomena ini terjadi adalah kacang polong (organisme yang digunakan oleh Gregor Mendel untuk mengembangkan hukum dasar pewarisan, di mana peristiwa pembuahan sendiri sangat penting untuk proses tersebut) dan beberapa kacang-kacangan.
Dalam kasus bunga kedelai, misalnya, bunga dapat terbuka untuk memungkinkan penyerbukan silang oleh serangga, atau mereka dapat tetap tertutup dan melakukan penyerbukan sendiri.
Pada hewan
Menurut Jarne et al. (2006), tidak termasuk serangga, sekitar sepertiga spesies hewan menyajikan fenomena hermafroditisme. Fakta ini telah memfasilitasi evolusi pembuahan sendiri pada banyak spesies hewan.
Distribusi tingkat pembuahan sendiri mirip dengan yang ada di tumbuhan, menunjukkan bahwa proses serupa telah beroperasi di kedua garis keturunan yang mendukung evolusi pembuahan sendiri.
Untuk Jarne dkk. (2006), hermafroditisme jarang terjadi pada filum hewan yang lebih besar, terutama artropoda. Ini adalah fenomena umum di filum yang lebih kecil, termasuk spons laut, ubur-ubur, cacing pipih, moluska, semprotan laut, dan annelida .
Para penulis ini menemukan bahwa peristiwa pembuahan sendiri terjadi pada taksa di mana gamet (baik jantan maupun betina) diproduksi di satu tempat atau kelenjar, seperti yang terjadi pada siput paru-paru.
Ini juga dapat terjadi dalam situasi di mana gamet diproduksi di tempat yang berbeda, atau ketika mereka dikeluarkan ke dalam air, seperti pada spesies laut.
Pada beberapa cacing dan oligochaeta, pembuahan sendiri terjadi setelah kopulasi yang diperlukan pada individu yang sama.
Keuntungan dari selfing
Ada beberapa keuntungan dari pembuahan sendiri dalam jangka pendek. Pertama, gamet betina dan jantan berasal dari individu induk yang sama.
Dengan demikian, organisme mendapatkan keuntungan tambahan 50% dari transmisi gen mereka – dibandingkan dengan kontribusi khas 50% dari reproduksi seksual , karena 50% sisanya sesuai dengan yang disumbangkan oleh pasangan seksual.
Pemupukan sendiri mungkin juga disukai ketika wilayah yang dihuni oleh spesies yang bersangkutan dicirikan oleh jumlah pasangan potensial yang rendah atau, dalam kasus tanaman, di daerah di mana ketersediaan penyerbuk sedikit.
Selain itu, pada spesies tanaman, pembuahan sendiri akan menghasilkan penghematan energi, karena bunga tanaman ini bisa kecil (tidak lagi harus besar dan terlihat untuk menarik penyerbuk) dengan jumlah serbuk sari yang terbatas.
Dengan demikian, pemupukan sendiri memastikan reproduksi dan meningkatkan kolonisasi daerah tersebut. Hipotesis ekologis yang paling diterima untuk menjelaskan evolusi pembuahan sendiri terkait dengan jaminan reproduksi.
Kekurangan selfing
Kerugian utama dari selfing dianggap sebagai depresi perkawinan sedarah. Fenomena ini menyiratkan pengurangan kebugaran atau sikap biologis dari keturunan kerabat dalam kaitannya dengan keturunan yang disilangkan.
Untuk alasan ini, ada spesies yang, meskipun hermafrodit, memiliki mekanisme untuk mencegah pembuahan sendiri. Mekanisme utama akan dibahas di bagian selanjutnya.
Pandangan saat ini tentang evolusi pembuahan sendiri melibatkan kekuatan ekologi dan evolusi. Dari perspektif Fisher, interaksi antara keuntungan nyata dari pembuahan sendiri dan depresi karena kekerabatan diasumsikan.
Model ini memprediksi pembentukan fertilisasi sendiri atau persilangan murni, sebagai akibat dari seleksi yang mengganggu (ketika ekstrem dari suatu sifat disukai), yang tidak mendukung peningkatan frekuensi varian antara.
Dengan cara ini, caral mengusulkan evolusi sistem ini sebagai interaksi manfaat versus kerugiannya.
Model ekologi, pada bagian mereka, mengusulkan tingkat menengah dari pembuahan sendiri.
Mekanisme yang mencegah pembuahan sendiri pada tanaman
Telah diketahui secara luas bahwa reproduksi seksual memberikan manfaat yang sangat besar. Jenis kelamin meningkatkan keragaman genetik keturunan, yang berarti kemungkinan lebih besar bahwa penerus dapat menghadapi tantangan yang lebih besar, seperti perubahan lingkungan, organisme patogen, dan lain-lain.
Sebaliknya, pembuahan sendiri terjadi pada tanaman dan hewan tertentu. Disarankan bahwa proses ini memastikan bahwa individu baru akan berkembang sepenuhnya, dan juga merupakan strategi yang layak – meskipun tergantung pada spesies dan kondisi lingkungan.
Telah ditemukan bahwa di berbagai angiospermae ada mekanisme yang mencegah pembuahan sendiri pada organisme hermafrodit, yang memperumit berbagai cara agar bunga dapat membuahi dirinya sendiri.
Hambatan ini meningkatkan keragaman genetik populasi, karena mereka berusaha memastikan bahwa gamet jantan dan betina berasal dari orang tua yang berbeda.
Tanaman yang menyajikan bunga dengan benang sari dan karpel yang fungsional menghindari selfing dengan perbedaan waktu pematangan struktur. Modalitas lain adalah pengaturan struktural yang mencegah transfer serbuk sari.
Mekanisme yang paling umum adalah ketidakcocokan diri. Dalam hal ini, tanaman cenderung menolak serbuk sarinya sendiri.
Referensi
- Jarne, P., & Auld, JR (2006). Hewan juga mencampuradukkannya: distribusi pembuahan sendiri di antara hewan hermaprodit. Evolusi , 60 (9), 1816-1824.
- Jiménez-Durán, K., & Cruz-García, F. (2011). Ketidakcocokan seksual, mekanisme genetik yang mencegah pembuahan sendiri dan berkontribusi pada keragaman tanaman. Majalah Fitotecnia Meksiko , 34 (1), 1-9.
- Lande, R., & Schemske, DW (1985). Evolusi pembuahan sendiri dan depresi perkawinan sedarah pada tanaman. I. Model genetik. Evolusi , 39 (1), 24-40.
- Schärer, L., Janicke, T., & Ramm, SA (2015). Konflik seksual pada hermaprodit. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi , 7 (1), a017673.
- Slotte, T., Hazzouri, KM, gren, JA, Koenig, D., Maumus, F., Guo, YL,… & Wang, W. (2013). Genom Capsella rubella dan konsekuensi genom dari evolusi sistem perkawinan yang cepat. Genetika alam , 45 (7), 831.
- Wright, SI, Kalisz, S., & Slotte, T. (2013). Konsekuensi evolusi dari pembuahan sendiri pada tanaman. Prosiding. Ilmu biologi , 280 (1760), 20130133.
