ISOGAMI: CIRI DAN TIPE - BIOLOGI - 2025

The 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 leluhur. Itu terjadi pada berbagai kelompok alga, jamur dan protozoa.

Gamet yang terlibat dalam isogami dapat bergerak (bersilia) atau tidak. Penyatuan yang sama terjadi melalui konjugasi. Sel kelamin yang tidak berdiferensiasi bergabung dan bertukar materi genetik.

Isogami. Dimodifikasi dari M. Piepenbring, melalui Wikimedia Commons

Isogami bisa homothalic atau heterothalic. Ini homothalic ketika fusi terjadi antara gamet yang memiliki genom yang sama. Dalam isogami heterothalic, gamet memiliki susunan genetik yang berbeda.

karakteristik

Sumber: M. Piepenbring

Reproduksi dengan isogami terjadi melalui konjugasi. Dalam hal ini, isi satu sel berpindah ke sel lain dan terjadi fusi.

Proses carigami (fusi inti) dan plasmogami (fusi 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 mencari dan mengenali sel kelamin lainnya. Dalam kelompok di mana isogami terjadi, pengenalan dan fusi gamet terjadi dengan cara yang berbeda.

Sel kelamin bisa menjadi flagellated atau tidak bisa bergerak. Dalam beberapa kasus mereka berukuran besar, seperti pada beberapa ganggang hijau.

Jenis

Ada dua jenis isogami yang terkait dengan susunan genetik gamet.

Isogami homothalic

Gamet seorang individu dikonjugasikan dengan yang lain dari kelompok klonal 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 klonal, dan kemudian terjadi fusi untuk membentuk zigot.

Isogami heterothalic

Gamet diproduksi pada individu yang berbeda, yang memiliki susunan genetik berbeda.

Gamet diharuskan memiliki kompatibilitas genetik agar fusi terjadi. Dua jenis gamet umumnya terbentuk. The "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 bahwa dalam beberapa kasus melibatkan produksi feromon.

Organisme dengan gamet isogamis

Kondisi isogami tampaknya mendominasi pada organisme uniseluler, sedangkan anisogami hampir universal untuk eukariota multiseluler. Pada kebanyakan garis keturunan eukariotik dari organisme bersel tunggal, gamet berukuran sama dan kami tidak membedakan antara jantan dan betina.

Model organisme

Pada eukariota, ada sejumlah besar spesies dengan gamet isogamis. Namun, kami hanya akan menyebutkan genera yang muncul terus-menerus dalam literatur biologi - meskipun masih banyak lagi.

Amuba sosial yang terkenal dari spesies Dictyostelium discoideum, ragi yang biasa kita gunakan untuk membuat makanan Saccharomyces cerevisiae, dan parasit protozoa yang menyebabkan penyakit tidur Trypanosoma brucei adalah contoh organisme dengan gamet identik.

Pada alga hijau, isogami adalah fenomena umum. Sebenarnya, ada dua jenis isogami pada organisme ini.

Beberapa spesies menghasilkan gamet berukuran relatif sedang dengan sistem fototaktik yang diwakili oleh bintik mata. Spesies lain memiliki gamet yang sama, tetapi jauh lebih kecil dari pada kasus sebelumnya. Juga, mereka tidak memiliki spot mata.

Pengecualian untuk aturan tersebut

Namun, tidak mungkin untuk membuat pengamatan radikal dan membatasi gamet isogamis untuk garis keturunan uniseluler dan anisogamik untuk makhluk multiseluler.

Memang, tumbuhan menyajikan beberapa pengecualian untuk aturan ini, karena genera ganggang hijau kolonial seperti Pandorina, Volvulina dan Yamagishiella menghadirkan kondisi isogami.

Ada juga pengecualian dalam arah yang berlawanan, karena terdapat organisme uniseluler, seperti alga hijau dari ordo Bryopsidales yang menyajikan gamet berbeda.

Isogami dalam alga

Dalam alga, keberadaan dua jenis sel kelamin yang terkait dengan isogami telah diamati.

Pada beberapa kelompok, gamet berukuran sedang dan memiliki mekanisme fototaksis. Ada bintik mata yang dirangsang oleh cahaya.

Mereka umumnya dikaitkan dengan keberadaan kloroplas dan kemampuan mengakumulasi zat cadangan. Dalam kasus lain, gamet berukuran sangat kecil dan tidak memiliki bintik mata.

Reproduksi seksual pada alga isogami terjadi dengan cara yang berbeda.

Chlamydomonas

Ini adalah kelompok ganggang hijau uniseluler, dengan dua flagela. Ini menghadirkan 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 pelengkap genetik yang berbeda.

Gamet menghasilkan aglutinin (molekul adhesi) yang mendorong perlekatan flagela. Setelah fusi, kedua gamet memberikan informasi genetik yang diperlukan untuk perkembangan embrio.

Closterium

Alga ini termasuk dalam divisi Charyophyta. Mereka uniseluler. Mereka menyajikan isogami homothal dan heterothalic.

Gamet tidak mobile. Dalam hal ini, ketika sel kelamin berasal, papilla konjugasi terbentuk. Sitoplasma dilepaskan dengan cara merobohkan dinding sel.

Kemudian, fusi protoplasma kedua gamet terjadi dan zigot terbentuk. Ketertarikan kimiawi antara tipe genetik yang berbeda dianggap terjadi pada isogami heterothalic.

Alga coklat

Mereka adalah organisme multiseluler, dengan gamet isogami flagelata. Kelompok lain berkembang biak dengan anisogami atau oogami.

Gamet secara morfologis sama, tetapi berperilaku berbeda. Ada spesies di mana tipe betina melepaskan feromon yang menarik tipe jantan.

Dalam kasus lain, satu jenis gamet bergerak dalam waktu singkat. Kemudian, telan flagelnya dan lepaskan feromon. Jenis lainnya bergerak untuk waktu yang lebih lama dan memiliki reseptor untuk sinyal feromon.

Isogami pada jamur

Isogami dari kedua jenis homothalic dan heterothalic terjadi. 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 rendah, sel somatik membelah dengan meiosis.

Gamet dengan susunan genetik yang berbeda dikenali oleh sinyal feromon. Sel-sel membentuk proyeksi ke arah sumber feromon dan bergabung dengan apeksnya. Inti dari kedua gamet bermigrasi sampai mereka menyatu dan membentuk sel diploid (zigot).

Jamur berfilamen

Mereka adalah organisme multisel. Mereka terutama menghadirkan sistem heterothallic. 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 inti donor (laki-laki) di hifa, merangsang perkembangan tubuh buah.

Inti tidak langsung berfusi. Tubuh buah membentuk struktur dikariotik, dengan inti susunan genetik yang berbeda. Selanjutnya, inti atom berfusi dan membelah dengan meiosis.

Isogami dalam protozoa

Isogami terjadi pada kelompok uniseluler flagelata. Organisme bersilia ini membentuk koneksi sitoplasma antara gamet di area khusus membran plasma.

Kelompok bersilia memiliki dua inti, makronukleus dan mikronukleus. Makronukleus adalah bentuk somatik. Mikronukleus diploid membelah dengan meiosis dan membentuk gamet.

Inti haploid dipertukarkan oleh jembatan sitoplasma. Selanjutnya, sitoplasma setiap sel dipulihkan dan mereka mendapatkan kembali otonominya. Proses ini unik pada eukariota.

Di Euplote, feromon spesifik dari setiap tipe genetik diproduksi. Sel menghentikan pertumbuhan somatik ketika mereka mendeteksi feromon dari susunan genetik yang berbeda.

Untuk spesies Dileptus, molekul pengenal disajikan di permukaan sel. Gamet yang kompatibel terikat oleh protein adhesi pada silia.

Di Paramecium, zat pengenal diproduksi di antara gamet yang kompatibel. Zat ini mempromosikan penyatuan sel kelamin, serta adhesi dan fusi selanjutnya.

Konsekuensi ekologis dan evolusioner

Investasi orang tua simetris

Dalam biologi evolusioner, 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 "The Genetical Theory of Natural Selection", dan melibatkan biaya orang tua untuk kesejahteraan kaum muda.

Kesetaraan dalam gamet menyiratkan bahwa investasi induk akan simetris untuk kedua organisme yang terlibat dalam peristiwa reproduksi.

Berbeda dengan sistem anisogami, di mana investasi orang tua asimetris, dan gamet betina 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 modern, tampaknya logis untuk menganggap isogami sebagai kondisi leluhur, yang muncul pada tahap pertama reproduksi seksual.

Pada beberapa garis keturunan organisme multisel, seperti tumbuhan dan hewan, sistem reproduksi diferensial telah berkembang secara mandiri, di mana gamet betina berukuran besar dan tidak bergerak dan yang jantan berukuran kecil serta memiliki kemampuan untuk berpindah ke bakal biji.

Meskipun lintasan perubahan yang tepat dari kondisi isogamik ke kondisi anisogamik tidak diketahui, beberapa teori telah dirumuskan.

Teori 1

Salah satunya menyoroti kemungkinan trade-off antara ukuran gamet dan jumlahnya. Menurut argumen ini, asal mula anisogami adalah strategi yang stabil secara evolusioner yang disebabkan oleh seleksi yang mengganggu dalam pencarian efisiensi dan kelangsungan hidup zigot.

Teori 2

Teori lain berupaya menjelaskan fenomena tersebut sebagai cara untuk mengimbangi sel yang tidak bergerak (sel telur) dengan banyak sel dengan kemampuan untuk bergerak (sperma).

Teori 3

Pandangan ketiga menjelaskan pembentukan anisogami sebagai karakteristik adaptif untuk menghindari konflik antara nukleus dan sitoplasma akibat pewarisan uniparental organel.

Referensi

1. Hadjivasiliou Z dan A Pomiankowski (2016) Pensinyalan gamet mendasari evolusi jenis kawin dan jumlah mereka. Phil. Trans. R. Soc. B 371: 1-12.
2. Lehtonen J, H Kokko, dan GA Parker (2016) Apa yang diajarkan organisme isogami tentang seks dan dua jenis kelamin?. Trans. R. Soc. B 371: 20150532.
3. Ni M, M Fererzaki, S Sun, X Wang dan J Heitman (2011) Sex in fungi. Annu. Rev. Genet. 45: 405-430.
4. Togashia T, JL Bartelt, J Yoshimura, K Tainakae dan PA Cox (2012) Lintasan evolusi menjelaskan keanekaragaman evolusi isogami dan anisogami pada ganggang hijau laut. Proc Natl Acad Sci 109: 13692-13697.
5. Tsuchikane Y. M Tsuchiya, F Hinka, H Nozaki dan H Sekimoto (2012) Pembentukan Zygospore antara strain homothallic dan heterothallic dari Closterium. Reproduksi Tumbuhan Seks 25: 1-9.