isogami adalah sistem reproduksi tanaman di mana gamet secara morfologis serupa. Kemiripan terjadi dalam bentuk dan ukuran, dan sel kelamin jantan dan betina tidak dapat dibedakan. Sistem reproduksi ini dianggap nenek moyang. Ini terjadi pada kelompok yang berbeda dari alga, jamur dan protozoa.
Gamet yang terlibat dalam isogami dapat bergerak (bersilia) atau tidak. Penyatuan mereka terjadi dengan konjugasi. Sel kelamin yang tidak berdiferensiasi melebur dan bertukar materi genetik.
isogami. Dimodifikasi dari M. Piepenbring [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], melalui Wikimedia Commons
Isogami bisa homothalic atau heterothalic. Ini adalah homothalic ketika fusi terjadi antara gamet yang memiliki genom yang sama. Dalam isogami heterothalic, gamet memiliki susunan genetik yang berbeda.
Indeks artikel
Karakteristik
Sumber: M. Piepenbring [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Reproduksi dengan isogami terjadi dengan konjugasi. Dalam hal ini, isi dari satu sel berpindah ke sel lain dan terjadi fusi.
Proses carigami (peleburan inti) dan plasmogami (peleburan sitoplasma) terlibat. Diferensiasi sel somatik menjadi sel seksual dapat dikaitkan dengan kondisi lingkungan. Interaksi dengan individu lain dari spesies yang sama juga dapat mempengaruhi.
Setelah diferensiasi terjadi, gamet harus menemukan dan mengenali sel kelamin lainnya. Dalam kelompok di mana isogami terjadi, pengenalan dan fusi gamet terjadi dengan cara yang berbeda.
Sel kelamin dapat berflagel atau tidak bergerak. Dalam beberapa kasus mereka besar, seperti pada beberapa ganggang hijau.
Jenis
Ada dua jenis isogami yang terkait dengan susunan genetik gamet.
Isogami homothalic
Gamet dari suatu individu terkonjugasi dengan yang lain dari kelompok klon yang sama. Dalam hal ini, pembuahan sendiri dianggap terjadi.
Semua inti memiliki genotipe yang sama dan tidak ada interaksi dengan genotipe yang berbeda. Sel somatik berdiferensiasi langsung menjadi sel kelamin.
Gamet terbentuk dalam populasi klon, dan kemudian terjadi fusi untuk membentuk zigot.
Isogami heterothalic
Gamet diproduksi pada individu yang berbeda, yang memiliki susunan genetik yang berbeda.
Gamet diharuskan memiliki kompatibilitas genetik agar fusi terjadi. Dua jenis gamet umumnya terbentuk. “Plus” dan “minus” yang kompatibel satu sama lain.
Sel gametangial (yang menghasilkan gamet) dari satu jenis membentuk pasangan dengan jenis lainnya. Ini dikenali melalui komunikasi kimia yang dalam beberapa kasus melibatkan produksi feromon.
Organisme dengan gamet isogami
Kondisi isogami tampaknya mendominasi pada organisme uniseluler, sedangkan anisogami hampir universal untuk eukariota multiseluler. Pada sebagian besar garis keturunan eukariotik organisme bersel tunggal, gamet berukuran sama dan kita tidak membedakan antara jantan dan betina.
Organisme caral
Pada eukariota, ada sejumlah besar spesies dengan gamet isogami. Namun, kita hanya akan menyebutkan genera yang muncul terus-menerus dalam literatur biologi – meskipun masih banyak lagi.
Amoeba sosial yang terkenal dari spesies Dictyostelium discoideum, ragi umum yang kita gunakan untuk membuat makanan Saccharomyces cerevisiae, dan parasit protozoa yang menyebabkan penyakit tidur Trypanosoma brucei adalah contoh organisme dengan gamet yang identik.
Dalam ganggang hijau, isogami adalah fenomena umum. Faktanya, ada dua jenis isogami dalam organisme ini.
Beberapa spesies menghasilkan gamet berukuran sedang dengan sistem fototaktik yang diwakili oleh titik mata. Spesies lain memiliki gamet yang sama, tetapi jauh lebih kecil dari pada kasus sebelumnya. Juga, mereka tidak memiliki titik mata.
Pengecualian untuk aturan
Namun, tidak mungkin untuk membuat pengamatan radikal seperti itu dan membatasi gamet isogami pada garis keturunan uniseluler dan anisogami pada makhluk multiseluler.
Memang, tanaman menyajikan beberapa pengecualian untuk aturan ini, karena genera ganggang hijau kolonial seperti Pandorina, Volvulina dan Yamagishiella menyajikan kondisi isogami.
Ada juga pengecualian dalam arah yang berlawanan, karena ada organisme uniseluler, seperti ganggang hijau dari ordo Bryopsidales yang menghadirkan gamet yang berbeda.
Isogami pada alga
Dalam alga, kehadiran dua jenis sel kelamin yang terkait dengan isogami telah diamati.
Dalam beberapa kelompok, gamet berukuran sedang dan memiliki mekanisme fototaksis. Ada titik mata yang dirangsang oleh cahaya.
Mereka umumnya terkait dengan keberadaan kloroplas dan kemampuan untuk mengakumulasi zat cadangan. Dalam kasus lain, gamet sangat kecil dan tidak menunjukkan titik mata.
Reproduksi seksual pada alga isogami terjadi dengan cara yang berbeda.
Chlamydomonas
Ini adalah sekelompok ganggang hijau uniseluler, dengan dua flagela. Ini menyajikan isogami heterothalic. Isogami homothalic dapat terjadi pada beberapa spesies.
Sel vegetatif haploid berdiferensiasi menjadi sel kelamin ketika kondisi nitrogen meningkat dalam medium. Ada dua jenis gamet, dengan komplemen genetik yang berbeda.
Gamet menghasilkan aglutinin (molekul adhesi) yang mendorong perlekatan flagela. Setelah fusi, kedua gamet memberikan informasi genetik yang diperlukan untuk perkembangan embrio.
Klosterium
Alga ini termasuk dalam divisi Charyophyta. Mereka uniseluler. Mereka menyajikan isogami homothalic dan heterothalic.
Gamet tidak bergerak. Dalam hal ini, ketika sel kelamin berasal, papila konjugasi terbentuk. Sitoplasma dilepaskan dengan pecahnya dinding sel.
Kemudian, peleburan protoplasma kedua gamet terjadi dan zigot terbentuk. Ketertarikan kimiawi antara tipe genetik yang berbeda dianggap terjadi pada isogami heterothalic.
Ganggang coklat
Mereka adalah organisme multiseluler, dengan gamet isogami flagellate. Kelompok lain berkembang biak dengan anisogami atau oogami.
Gamet secara morfologis sama, tetapi mereka berperilaku berbeda. Ada spesies di mana tipe betina melepaskan feromon yang menarik tipe jantan.
Dalam kasus lain, satu jenis gamet bergerak untuk waktu yang singkat. Kemudian, ia menelan flagel dan melepaskan feromon. Jenis lain bergerak untuk waktu yang lebih lama dan memiliki reseptor untuk sinyal feromon.
Isogami pada jamur
Baik tipe homothalic dan heterothalic adalah isogami. Dalam kebanyakan kasus, pengenalan gamet dikaitkan dengan produksi feromon.
Ragi
Dalam beberapa kelompok uniseluler seperti Saccharomyces , gamet berdiferensiasi sebagai respons terhadap perubahan komposisi media kultur. Dalam kondisi tertentu, seperti kadar nitrogen yang rendah, sel somatik membelah secara meiosis.
Gamet dengan susunan genetik yang berbeda dikenali oleh sinyal feromon. Sel-sel membentuk proyeksi ke arah sumber feromon dan bergabung dengan apeksnya. Inti kedua gamet bermigrasi hingga menyatu dan membentuk sel diploid (zigot).
jamur berfilamen
Mereka adalah organisme multiseluler. Mereka terutama menyajikan sistem heterotalik. Selama perkembangan seksual mereka membentuk struktur donor (pria) dan reseptif (wanita).
Fusi sel dapat terjadi antara hifa dan sel yang lebih khusus atau antara dua hifa . Masuknya nukleus donor (jantan) ke dalam hifa, merangsang perkembangan tubuh buah.
Inti tidak segera menyatu. Tubuh buah membentuk struktur dikariotik, dengan inti dari susunan genetik yang berbeda. Selanjutnya, inti menyatu dan membelah secara meiosis.
Isogami pada protozoa
Isogami terjadi pada kelompok uniseluler flagellata. Organisme bersilia ini membentuk hubungan sitoplasmik antara gamet di area khusus membran plasma.
Kelompok bersilia memiliki dua inti, makronukleus dan mikronukleus. Makronukleus adalah bentuk somatik. Mikronukleus diploid membelah secara meiosis dan membentuk gamet.
Inti haploid dipertukarkan oleh jembatan sitoplasma. Selanjutnya, sitoplasma setiap sel dipulihkan dan mereka mendapatkan kembali otonominya. Proses ini unik dalam eukariota.
Dalam Euplotes , feromon spesifik dari setiap jenis genetik diproduksi. Sel menghentikan pertumbuhan somatik ketika mereka mendeteksi feromon dari susunan genetik yang berbeda.
Untuk spesies Dileptus , molekul pengenalan disajikan pada permukaan sel. Gamet yang kompatibel terikat oleh protein adhesi di silia.
Di Paramecium , zat pengenalan diproduksi di antara gamet yang kompatibel. Zat-zat ini mempromosikan penyatuan sel-sel kelamin, serta adhesi dan fusi selanjutnya.
Konsekuensi ekologi dan evolusi
Investasi orang tua simetris
Dalam biologi evolusi, salah satu topik yang paling banyak dibahas ketika kita berbicara tentang organisme kompleks (seperti mamalia) adalah investasi orang tua. Konsep ini dikembangkan oleh ahli biologi terkemuka Sir Ronald Fisher dalam bukunya ” Teori Genetika Seleksi Alam “, dan melibatkan biaya orang tua untuk kesejahteraan keturunannya.
Kesetaraan dalam gamet menyiratkan bahwa investasi orang tua akan simetris untuk kedua organisme yang terlibat dalam acara reproduksi.
Berbeda dengan sistem anisogami, di mana investasi orang tua tidak simetris, dan gamet betinalah yang menyediakan sebagian besar sumber daya non-genetik (nutrisi, dll.) untuk perkembangan zigot. Dengan evolusi sistem yang menghadirkan dimorfisme dalam gametnya, asimetri juga berkembang pada organisme induk.
Evolusi
Menurut bukti dan pola reproduksi yang kita temukan pada spesies cararn, tampaknya logis untuk menganggap isogami sebagai kondisi leluhur, yang muncul pada tahap pertama reproduksi seksual.
Dalam berbagai garis keturunan organisme multiseluler, seperti tumbuhan dan hewan, sistem reproduksi diferensial telah berevolusi secara independen, di mana gamet betina berukuran besar dan tidak bergerak dan gamet jantan berukuran kecil dan memiliki kemampuan untuk pindah ke bakal biji.
Meskipun lintasan perubahan yang tepat dari kondisi isogami ke kondisi anisogami tidak diketahui, beberapa teori telah dirumuskan.
teori 1
Salah satunya menyoroti kemungkinan pertukaran antara ukuran gamet dan jumlahnya. Menurut argumen ini, asal usul anisogami adalah strategi yang stabil secara evolusioner yang disebabkan oleh seleksi yang mengganggu dalam mencari efisiensi dan kelangsungan hidup zigot.
Teori 2
Teori lain berusaha menjelaskan fenomena tersebut sebagai cara mengkompensasi sel yang tidak bergerak (ovum) dengan banyak sel yang memiliki kemampuan untuk bergerak (sperma).
Teori 3
Pandangan ketiga menjelaskan generasi anisogami sebagai karakteristik adaptif untuk menghindari konflik antara nukleus dan sitoplasma karena pewarisan uniparental dari organel.
Referensi
- Hadjivasiliou Z dan A Pomiankowski (2016) Pensinyalan gamet mendasari evolusi jenis kawin dan jumlahnya. Fil. Trans. R. Soc.B 371: 1-12.
- Lehtonen J, H Kokko, dan GA Parker (2016) Apa yang diajarkan organisme isogami kepada kita tentang seks dan dua jenis kelamin?. Trans. R.Soc.B 371: 20150532.
- Ni M, M Fererzaki, S Sun, X Wang dan J Heitman (2011) Jenis kelamin pada jamur. annu. Pdt. 45: 405-430.
- Togashia T, JL Bartelt, J Yoshimura, K Tainakae dan PA Cox (2012) Lintasan evolusi menjelaskan evolusi diversifikasi isogami dan anisogami dalam alga hijau laut. Proc Natl Acad Sci 109: 13692-13697.
- Tsuchikane Y. M Tsuchiya, F Hinka, H Nozaki dan H Sekimoto (2012) Pembentukan zygospora antara strain Closterium homothallic dan heterothallic . Reproduksi Tumbuhan Kelamin 25: 1-9.
