sporulasi adalah proses dimana suatu organisme di alam menghasilkan struktur reproduksi dan / atau cadangan dikenal sebagai spora. Ini terjadi pada banyak spesies, menjadi sangat penting pada jamur dan pada beberapa tanaman dan bakteri. Seperti yang dapat disimpulkan dari namanya, sporulasi tidak lebih dari proses yang terdiri dari pembentukan spora.
Spora adalah struktur perbanyakan yang sangat tahan, mampu bertahan dari berbagai kondisi seperti kekeringan atau banjir, panas atau dingin yang ekstrem, kekurangan nutrisi, dll. Selanjutnya, mereka diam secara metabolik yang berarti bahwa, dengan tidak adanya stimulus yang menguntungkan, mereka tetap tidak aktif (mereka tidak membelah).
Spora pada dasarnya terdiri dari struktur uniseluler, asal seksual atau aseksual, yang memiliki beberapa lapisan ekstraseluler yang melindunginya, dan di dalamnya terdapat materi genetik individu yang memproduksinya dan unsur organik yang diperlukan untuk mengembalikan fungsi saat ia tiba. momen yang tepat.
Indeks artikel
Apa fungsi dari sporulasi?
Dalam organisme di mana itu terjadi, sporulasi dapat memfasilitasi dua proses: kelangsungan hidup dalam menghadapi kondisi yang merugikan atau tidak menguntungkan untuk pertumbuhan dan perkembangan dan, pada saat yang sama, penyebaran ke lingkungan baru, kurang bermusuhan dan lebih banyak sumber daya untuk dieksploitasi.
Rangsangan yang memicu awal proses ini berbeda untuk setiap organisme, serta urutan langkah yang dipicu ketika stimulus yang sesuai hadir juga tergantung pada spesiesnya.
Sporulasi pada tumbuhan
Spora di bawah daun pakis
Di kingdom tumbuhan mungkin ada beberapa kebingungan mengenai konsep sporulasi.
Meskipun sel kelamin atau gamet tumbuhan berbunga dikenal sebagai megaspora (betina, yaitu sel telur) dan mikrospora (jantan, yaitu butir serbuk sari), hanya dalam kondisi in vitro butir serbuk sari dapat menghasilkan tanaman. (secara genetik haploid) dan hanya struktur ini yang benar-benar tahan.
Oleh karena itu, sebenarnya, menurut konsep spora, satu-satunya perwakilan dari kelompok tanaman yang menghasilkan spora adalah pakis (pteridophyta, tumbuhan vaskular) dan bryophyta (tumbuhan non-vaskular).
Sporulasi pada lumut
Pada tumbuhan non-vaskular ini, sporulasi terjadi pada tahap yang dikenal sebagai sporofit , di mana ia dimulai dengan pembelahan meiosis sekelompok sel dan berlanjut dengan beberapa siklus pembelahan mitosis tambahan, menghasilkan sejumlah besar spora haploid.
Spora-spora ini, ketika ditemukan di lingkungan yang menyediakan air dan sumber nutrisi yang cukup (dan pada suhu yang sesuai), berkecambah dan menghasilkan struktur lain yang dikenal sebagai gametofit, yang nantinya akan menghasilkan gamet yang akan melebur membentuk sporofit diploid lain (2n ) .
Sporulasi pada pteridophyta
Pada kelompok pakis, sporulasi sangat mirip. Beberapa individu menghasilkan spora di bagian bawah daun mereka, dalam struktur yang dikenal sebagai synangia, yang dibentuk oleh beberapa meiosporangia, mampu menghasilkan banyak megaspora haploid (n) melalui pembelahan meiosis.
Spora pada tumbuhan paku
Ketika spora ini dilepaskan ke lingkungan, kondisi memungkinkan, mereka dapat berkecambah untuk menghasilkan individu atau tahap yang dikenal sebagai gametofit, dari mana sel gamet betina dan jantan akan dibentuk oleh mitosis yang, setelah menyatu, akan menghasilkan sporofit yang mampu. .untuk bersporulasi lagi.
Sporulasi pada jamur
Spora jamur
Jamur adalah organisme yang sangat populer dalam hal produksi spora. Dalam hal ini, sporulasi memenuhi fungsi penting dalam penyebaran dan multiplikasi, karena setiap spora bekerja kurang lebih seperti biji tanaman berbunga, yaitu menghasilkan organisme baru.
Proses ini telah dipelajari secara luas oleh manusia, karena memahami sporulasi jamur patogen memungkinkan pengendalian penyebaran penyakit pada hewan dan tumbuhan, serta kontaminasi dalam industri makanan, misalnya.
Dalam organisme ini, spora dapat diproduksi baik secara seksual (meiosis) dan aseksual (mitosis), karena spora aseksual sangat penting untuk penyebaran banyak spesies dan spora seksual penting untuk pelestarian atau kelangsungan hidup spesies dalam menghadapi kondisi yang merugikan.
Namun, beberapa penulis menunjukkan bahwa mungkin ada banyak strategi sporulasi sebagai spesies jamur, karena setiap kelompok memiliki pengecualian khusus yang membedakannya dari yang lain. Mari kita lihat beberapa contohnya di bawah ini:
Sporulasi pada jamur uniseluler: kasus Saccharomyces
Kultur Saccharomyces cerevisiae. Sumber: Rainis Venta [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], dari Wikimedia Commons
Saccharomyces cerevisiae , jamur bersel tunggal yang digunakan untuk memproduksi roti dan bir, mungkin yang paling banyak dipelajari dari sudut pandang sporulasi.
Pada spesies ini, sporulasi dipicu oleh menipisnya sumber nitrogen dalam media yang kekurangan sumber karbon yang dapat digunakan oleh sel. Prosesnya terjadi dalam urutan berikut, dimulai dari sel diploid (2n) di mana terjadi pembelahan meiosis:
- Kromosom disejajarkan di bidang ekuator sel, mereka bergabung kembali dan kemudian dipisahkan ke arah kutub.
- 4 inti haploid (n) terbentuk.
- Setiap nukleus dikelilingi oleh selubung membran, membentuk apa yang nantinya akan menjadi spora (pra-spora).
- Dinding sel berkumpul di sekitar setiap nukleus.
- Empat spora individu terbentuk yang memulai proses pematangan.
Jenis sporulasi lainnya
Dalam jamur berfilamen dari genus Aspergillus , di antaranya yang berkembang biak pada beberapa makanan menonjol, sporulasi tidak hanya produk reproduksi seksual (seperti pada ragi), tetapi juga dapat terjadi secara aseksual.
Jadi, satu individu dapat menghasilkan ratusan spora melalui mitosis, yang secara signifikan meningkatkan kapasitas penyebarannya pada hampir semua permukaan. Prosesnya dapat digambarkan sebagai analog dengan ragi, tetapi tidak melibatkan rekombinasi kromosom atau pembelahan reduksi.
Jamur multiseluler, yang terlihat dengan “mata telanjang”, seperti jamur, misalnya, juga menghasilkan spora dan melakukannya melalui tubuh buahnya. Dalam jenis jamur ini juga ada perbedaan penting antara asal spora (mitosis atau meiosis) dan bagian dari karakteristiknya.
Sporulasi pada bakteri
Gambar mikroskopis Bacillus subtilis. Struktur oval yang diamati tanpa pewarnaan adalah spora. Sumber: Y tambe (pengunggah asli) / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
Meskipun bukan norma kelompok, banyak spesies bakteri menghasilkan spora yang membantu mereka bertahan hidup ketika kondisi berubah secara tiba-tiba; pada kenyataannya, spora bakteri dianggap yang paling tahan di alam.
Produksi spora pada bakteri terbatas pada kelompok Firmicutes , di mana organisme yang termasuk dalam kelas Bacillus , Clostridia , Erysipelotrichi dan Negativicutes telah paling banyak dipelajari dalam kaitannya dengan proses ini.
Meskipun dapat bervariasi antar spesies, bentuk sporulasi yang paling umum pada bakteri dipicu terutama oleh penipisan nutrisi dan peningkatan kepadatan sel . Secara umum, sporulasi bakteri dapat diringkas dalam langkah-langkah berikut:
- Duplikasi kromosom dan migrasi setiap salinan menuju kutub sel yang berlawanan.
- Pemanjangan ujung sel, juga dikenal sebagai pembentukan filamen.
- Recaraling dinding sel dan membran untuk menyelubungi salah satu salinan kromosom (pembentukan septum pemisah di dalam sitosol sel “induk”).
- Pembelahan sel asimetris dan pembentukan pra-spora di dalam sel “induk”.
- Pematangan dari pra-spora menjadi endospora.
- Dan, akhirnya, dalam sel punca, aktivasi jalur pensinyalan yang mengarah pada apoptosis (kematian sel terprogram) dan lisis terjadi, melepaskan endospora yang matang.
Beberapa bakteri menghasilkan satu spora (mereka monosporik) tetapi ada yang lain yang menghasilkan dua atau lebih, tergantung pada spesiesnya. Telah terbukti bahwa prosesnya dapat memakan waktu antara 8 dan 10 jam, tetapi ini juga sangat bervariasi.
Sporulasi adalah proses yang dikontrol dengan hati-hati pada tingkat genetik, yang berarti bahwa sinyal yang berbeda harus diterima oleh sel dan dikomunikasikan melalui pembawa pesan ke materi genetik, yang dengannya gen tertentu mulai ditranskripsi dan transkripsi yang tidak perlu dihentikan.
Referensi
- Chaffey, N. (2014). Biologi tanaman gagak. Sejarah botani, 113 (7), vii.
- Dahlberg, KR, & Etten, JLV (1982). Fisiologi dan biokimia sporulasi jamur. Tinjauan tahunan fitopatologi, 20 (1), 281-301.
- Huang, M., & Hull, CM (2017). Sporulasi: cara bertahan hidup di planet Bumi (dan seterusnya). Genetika saat ini, 63 (5), 831-838.
- Hutchison, EA, Miller, DA, & Angert, ER (2016). Sporulasi pada bakteri: di luar caral standar. Spora Bakteri: dari Molekul ke Sistem, 87-102.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (edisi ke-9). Brooks / Cole, Cengage Belajar: Amerika Serikat.
- Yuan, L., & Sundaresan, V. (2015). Pembentukan spora pada tumbuhan: Tanpa sporosit dan banyak lagi. Penelitian sel, 25 (1), 7-8.
