자혼

Autogamy
"Selfing"은 여기서 리다이렉트 됩니다.특히 꽃이 피는 식물에 대한 자가 수분 방법은 자가 수분 방법을 참조하십시오.

자가 수정은 한 개인으로부터 나온 두 배우자의 융합을 말한다.자가혼은 많은 현화식물에 의해 사용되는 생식 메커니즘인 자가수분의 형태로 주로 관찰된다.하지만, 원생동물 종들은 또한 번식 수단으로 자가 교배를 사용하는 것이 관찰되었다.꽃을 피우는 식물들은 정기적으로 자가 결혼을 하는 반면, 자가 결혼을 하는 원생들은 스트레스를 많이 받는 환경에서만 그렇게 한다.

발생.

프로테스트

파라메슘오렐리아

황색 파라메슘은 자가혼을 위해 가장 일반적으로 연구되는 원생동물이다.다른 단세포 유기체와 유사하게, 황색 파라메슘은 일반적으로 2분열을 통해 무성생식을 하거나 교차수정을 통해 성적으로 번식한다.그러나 연구결과에 따르면 황색파라메슘은 영양적 스트레스를 받으면 감수분열과 그에 따른 배우자 [1]유사핵의 융합을 겪게 된다.염색체 재배열 과정인 헤믹시스(hemixis)로 정의되는 이 과정은 여러 단계에서 일어난다.우선, 황색포도상구균의 2개의 소핵이 두 번 확대되고 분열되어 8개의 핵이 형성된다.이 딸핵들 중 일부는 미래의 배우자핵을 만들기 위해 계속해서 분열할 것이다.이 잠재적 배우자핵들 중 하나는 두 번 더 분열될 것이다.이 단계에서 발생하는 네 개의 딸 핵 중 두 개는 새로운 유기체의 일부를 형성하는 세포인 앤라겐이 된다.다른 두 개의 딸 핵은 자기 수정 [2]과정을 거치는 배우자 미립자가 된다.이러한 핵분열은 주로 P. aurelia가 영양적 스트레스를 받을 때 관찰된다.연구에 따르면 P. aurelia는 같은 종의 다른 개체들과 동시에 자가 결혼을 한다.

클론 노화와 회춘

파라메슘 테트라우렐리아에서는 2분열로 인해 연속적인 무성세포 분열 과정에서 활력이 감소한다.복제 노화는 DNA [3][4][5]손상의 급격한 증가와 관련이 있다.클로널 노화를 경험한 파라메시아가 접합이나 오토믹시스 중 감수분열을 겪으면 오래된 마크롱핵이 분해되고 감수분열을 막 경험한 소핵 DNA의 복제에 의해 새로운 마크롱핵이 형성되며, 그 후 이승아미가 생성된다.이 파라메시아는 클론 수명을 회복했다는 의미에서 회춘된다.따라서 클론 노화는 DNA 손상의 점진적 축적에 상당 부분 기인하며, 회춘은 접합 또는 자동현상 중 소핵에서 발생하는 감수분열 시 DNA 손상의 복구와 새롭게 복구된 소핵 DNA의 복제에 의한 마크롱핵의 재확립에 기인하는 것으로 보인다.

테트라히메나 로스트라타

Paramecium aurelia와 유사하게, 기생 섬모충 Tetrahymena rosstrata 또한 영양 스트레스를 [6]받을 때 감수 분열, 자가 결합 및 새로운 마크롱핵의 발달을 하는 것으로 나타났다.자가 결혼에서 일어나는 유전 정보의 변성과 개조 때문에, 유전적 변화가 생기고 스트레스를 받는 환경에서 생존할 수 있는 가능성을 높일 수 있다.

알로크로미아라티콜라리스

알로크로미아 라티콜라리스는 아마 자가혼을 위해 가장 잘 연구된 유채류 아메보이드이다.A. laticollaris는 교차 수정에 의한 성적 번식과 이원 분열을 통한 무성 번식을 번갈아 할 수 있다.A. laticollaris의 라이프 사이클에 대한 자세한 내용은 알려져 있지 않지만, Paramecium aurelia와 마찬가지로 A. laticollaris는 영양적 스트레스를 받을 때 때때로 자기혼제 행태에 순응하는 것으로 나타났다.파라메슘에서 볼 수 있듯이, A. laticollaris에서 약간의 핵 이형성이 관찰된다.종종 라티콜라리스에 존재하는 마크롱핵과 염색체 조각의 관찰이 있다.이는 P. aurelia에서 관찰된 세분화와 유사한 과정인 핵 및 염색체 변성을 나타낸다.여러 세대의 반수체 A. laticollaris 개체는 실제로 자가 결혼이 [7]이루어지기 전에 존재할 수 있습니다.A. laticollaris의 자기혼인의 행동은 [8]2분열에서 일어나는 세포보다 상당히 작은 딸세포를 발생시키는 결과를 낳는다.이것은 세포가 스트레스를 받는 환경에 있을 때 사용되는 생존 메커니즘이며, 따라서 자손을 만드는 데 모든 자원을 할당할 수 없다는 가설이다.만약 어떤 세포가 영양적 스트레스를 받고 있고 규칙적으로 기능할 수 없다면, 그 세포의 자손의 건강 상태가 평균 이하일 가능성이 클 것이다.

현화식물의 자가 수분

주요 기사:자가 수분

개화식물의 약 10~15%는 대부분 자가수정이다.[9]자가수분은 꽃이 피는 식물에서 일어나는 자가수분의 한 예이다.자가수분은 식물의 수술에서 나온 꽃가루의 정자가 같은 식물의 카르펠로 가서 존재하는 난세포를 수정시킬 때 발생한다.자가수분은 완전 자동수분 또는 지리수분이 가능합니다.전자의 경우, 난자와 정자가 합쳐진 세포는 같은 꽃에서 나왔다.후자의 경우, 정자와 난자는 같은 식물에 있는 다른 꽃에서 나올 수 있다.후자의 방법은 자기 수정과 정상적인 성적 재생산의 경계를 모호하게 하는 반면, 여전히 자기 [10]수정으로 간주된다.

자가수분은 유해한 열성 [11]돌연변이의 발현으로 근친교배 우울증을 초래할 수 있다.자가 수분 후 감수분열은 유전적 변이를 거의 일으키지 않으며, 자가 수분 식물의 감수분열이 자손을 생산하는 덜 복잡하고 덜 비용이 드는 무성 무생물 과정을 선호하여 어떻게 장기간에 걸쳐 적응적으로 유지되는지에 대한 의문을 제기한다.예를 들어, 아라비도시스 탈리아나는 야생에서의 교잡률이 0.[12]3% 미만으로 추정되는 자기수분 식물이며, 자기수분은 약 100만 [13]년 이상 전에 진화한 것으로 보인다.자가 수분 식물에서의 장기 유지를 설명할 수 있는 감수 분열의 적응적 이점은 DNA [14]손상의 효율적인 재조합 복구이다.

곰팡이

곰팡이들 사이에서 성적 번식은 기본적으로 두 가지 종류가 있다.첫 번째는 (이종의 균류에서) 교배하는 것이다.이 경우, 두 개의 다른 반수체 개체 사이에 짝짓기가 일어나 이배체 접합체를 형성하고, 이 접합체는 감수분열을 겪을 수 있습니다.두 번째 유형은 자가 수정 또는 자가 수정입니다.이 경우, 동일한 개별 퓨즈에서 파생된 2개의 반수체 핵이 감수분열을 거치는 것보다 접합자를 형성한다.자생하는 균류의 예로는 많은 다른 [15]속들에서 발생하는 아스페르길루스 같은 무성기(아나모르프)를 가진 종, 자낭균속 코클리오볼루스,[16] 자낭균 기흉균 지로베치[17] 등이 있다(다른 예로는 호모탈리즘을 참조한다.균류에서 성생식의 진화에 대한 증거의 검토는 마지막 진핵생물 공통 조상의 성생식의 원래 형태가 동질성 또는 자기 수정성 단성 [18]생식이었다는 개념으로 이어졌다.

자동 결혼의 이점

꽃을 피우는 식물과 원생동물에서 관찰되는 자가수정에는 몇 가지 이점이 있다.꽃이 피는 식물에서는 다른 식물들이 수정을 위해 의존하는 수분제에 의존하지 않는 것이 중요하다.하지만, 많은 식물 종들이 그들의 생식체와 양립할 수 없도록 진화해왔다는 것을 고려하면, 이것은 드문 일이다.이 종들은 번식 메커니즘으로 자기 수정이 잘 되지 않는 반면, 자기 불화성이 없는 다른 종들은 자기 혼인의 혜택을 받을 것이다.시위자들은 번식 방식을 다양화할 수 있다는 장점이 있다.이것은 여러 가지 이유로 유용하다.첫째, 만약 환경에 좋지 않은 변화가 있어서 자손을 낳을 수 있는 능력이 위험에 처한다면, 유기체가 마음대로 자기 결혼을 하는 것이 유리하다.다른 유기체에서는 성생식에서 발생하는 유전적 다양성이 특정 유전자형을 다른 유전자형보다 선호하는 환경의 변화에 의해 유지되는 것을 볼 수 있다.극단적인 상황과는 별개로, 이러한 형태의 번식이 환경에서 적합성을 높일 수 있는 유전자형을 자손에게 만들어 줄 가능성이 있다.이것은 단세포 유기체의 자가혼에 내재된 유전적 변성과 리모델링의 특성 때문이다.따라서, 만약 개인이 자손의 생존과 생존을 보장하기를 원한다면, 자기 결혼 행동은 갖는 것이 유리할 수 있다.이 장점은 꽃이 피는 식물에도 적용된다.하지만, 이러한 변화가 단세포 [19]유기체에 더 적합한 자손을 만들어내지 못했다는 것을 보여주는 것은 중요하다.자가 결혼 전에 부모 세포의 영양 결핍 상태가 그와 같은 스트레스 환경에서 번성할 수 있는 자손을 낳는 데 장벽을 만들었을 가능성이 있다.

자가 결혼의 단점

꽃을 피우는 식물에서 자가혼은 그것을 주된 번식 방법으로 사용하는 종에서 낮은 유전적 다양성을 발생시키는 단점이 있다.이것은 그 종들이 그것을 해칠 수 있는 병원균과 바이러스에 특히 취약하게 만든다.또한 자가배아를 사용하는 유공아미페란은 결과적으로 [20]상당히 작은 자손을 낳는 것으로 나타났다.이것은 일반적으로 단세포 종에 대한 비상 생존 메커니즘이기 때문에, 만약 이 메커니즘이 2차 핵분열을 겪고 있다면 유기체가 제공할 영양 자원을 가지고 있지 않다는 것을 나타낸다.

자가 수태의 유전적 결과

자가 수태는 개체 내에서 유전적 변이의 손실을 초래하는데, 이는 헤테로 접합되었던 많은 유전학적 위치가 동질성이 되기 때문이다.이것은 해로운 열성 대립 유전자의 발현을 초래할 수 있으며, 이것은 개인에게 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.그 영향은 보통 [21]교잡 중인 유기체에서 자가 수정이 일어날 때 가장 극심하다.식물에서, 자생은 자기애정 또는 지리애정 수분작용으로 일어날 수 있고 자기애정 우울증으로 나타나는 다양한 적합성에 영향을 미칠 수 있습니다.몇 세대 후에, 근친교배 우울증은 해로운 대립 유전자를 가진 개체들이 대부분 죽거나 번식에 실패했기 때문에 개체군으로부터 제거해 줄 가능성이 있다.

다른 효과가 간섭하지 않으면 다음 표와 같이 헤테로 접합 궤적의 비율이 연속적으로 반감된다.

  • 부모( {( : Aa) x %) 및 in
  • {\ F 세대1: {\ 1}: (\ style 2Aa ) : (\ 1aa)이 됩니다.이는 헤테로 접합자의 주파수가 현재 시작값의 50%임을 의미합니다.
  • F{\ F 에10 이르러 헤테로 접합자는 거의 완전히 사라졌고, 개체군은 거의 독점적으로 동종 접합자로 양극화 되었다. ({\ AA {\

동일한 적합성을 가정하여 이형 접합 개체에서 파생된 자가 수정 유기체 모집단의 유전자 변이 감소에 대한 설명 모델

시대 AA
(%)		 아아
(%)		 aa
(%)
P – 100 –
F1 25 50 25
F2 37.5 25 37.5
F3 43.75 12.5 43.75
F4 46.875 6.25 46.875
F5 48.4375 3.125 48.4375
F6 49.21875 1.5625 49.21875
F7 49.609375 0.78125 49.609375
F8 49.8046875 0.390625 49.8046875
F9 49.90234375 0.1953125 49.90234375
F10 49.995117187 † 50.0 0.09765626 ≈ 0.0 49.995117187 † 50.0

자가혼의 진화

교잡에서 자가 수정으로의 진화적 전환은 식물에서 가장 빈번한 진화적 전환 중 하나입니다.현화식물의 자가혼과 단세포종의 자가혼은 근본적으로 다르고 식물과 원생물은 관련이 없기 때문에 두 가지 사례는 따로 진화했을 가능성이 높다.그러나 자손에게 발생하는 전반적인 유전적 변이가 거의 없기 때문에, 어떻게 자가혼이 생명나무에서 유지되어 왔는지는 완전히 이해되지 않는다.

다음 항목도 참조하십시오.오토가미 우울증

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Berger, James D. "파라메슘 세포 주기의 자기혼합 단계 특이적 감수분열 헌신"실험세포연구 166.2(1986) : 475-485.
  2. ^ Diller WF (1936). "Nuclear reorganization processes in Paramecium aurelia, with descriptions of autogamy and 'hemixis'". J. Morphol. 59: 11–67. doi:10.1002/jmor.1050590103. S2CID 84511785.
  3. ^ Smith-Sonneborn J (1979). "DNA repair and longevity assurance in Paramecium tetraurelia". Science. 203 (4385): 1115–7. Bibcode:1979Sci...203.1115S. doi:10.1126/science.424739. PMID 424739.
  4. ^ Holmes GE, Holmes NR (1986). "Accumulation of DNA damages in aging Paramecium tetraurelia". Mol. Gen. Genet. 204 (1): 108–14. doi:10.1007/bf00330196. PMID 3091993. S2CID 11992591.
  5. ^ Gilley D, Blackburn EH (1994). "Lack of telomere shortening during senescence in Paramecium". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91 (5): 1955–8. Bibcode:1994PNAS...91.1955G. doi:10.1073/pnas.91.5.1955. PMC 43283. PMID 8127914.
  6. ^ Kaczanowski A (2016). "Cohesion of Clonal Life History, Senescence and Rejuvenation Induced by Autogamy of the Histophagous Ciliate Tetrahymena Rostrata". Protist. 167 (5): 490–510. doi:10.1016/j.protis.2016.08.003. PMID 27631279.
  7. ^ Lee JJ, McEnery ME (1970). "Autogamy in Allogromia laticollaris (Foraminifera)". The Journal of Protozoology. 17 (2): 184–195. doi:10.1111/j.1550-7408.1970.tb02354.x.
  8. ^ K., Sen Gupta B.모던 포라미네페라.Dordrecht: Kluwer Academic, 1999.인쇄.
  9. ^ Wright SI, Kalisz S, Slotte T (June 2013). "Evolutionary consequences of self-fertilization in plants". Proc. Biol. Sci. 280 (1760): 20130133. doi:10.1098/rspb.2013.0133. PMC 3652455. PMID 23595268.
  10. ^ Eckert CG (2000). "Contributions of Autogamy and Geitonogamy to Self-Fertilization in a Mass-Flowering, Clonal Plant". Ecology. 81 (2): 532–542. doi:10.2307/177446. JSTOR 177446.
  11. ^ Charlesworth D, Willis JH (2009). "The genetics of inbreeding depression". Nat. Rev. Genet. 10 (11): 783–96. doi:10.1038/nrg2664. PMID 19834483. S2CID 771357.
  12. ^ Abbott RJ, Gomes MF (1989). "Population genetic structure and outcrossing rate of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh". Heredity. 62 (3): 411–418. doi:10.1038/hdy.1989.56.
  13. ^ Tang C, Toomajian C, Sherman-Broyles S, Plagnol V, Guo YL, Hu TT, Clark RM, Nasrallah JB, Weigel D, Nordborg M (2007). "The evolution of selfing in Arabidopsis thaliana". Science. 317 (5841): 1070–2. Bibcode:2007Sci...317.1070T. doi:10.1126/science.1143153. PMID 17656687. S2CID 45853624.
  14. ^ Bernstein H, Hopf FA, Michod RE (1987). "The molecular basis of the evolution of sex". Adv. Genet. Advances in Genetics. 24: 323–70. doi:10.1016/s0065-2660(08)60012-7. ISBN 9780120176243. PMID 3324702.
  15. ^ Dyer, Paul S.; O'Gorman, Céline M. (January 2012). "Sexual development and cryptic sexuality in fungi: insights from Aspergillus species". FEMS Microbiology Reviews. 36 (1): 165–192. doi:10.1111/j.1574-6976.2011.00308.x. PMID 22091779.
  16. ^ Yun, S.-H.; Berbee, M. L.; Yoder, O. C.; Turgeon, B. G. (11 May 1999). "Evolution of the fungal self-fertile reproductive life style from self-sterile ancestors". Proceedings of the National Academy of Sciences. 96 (10): 5592–5597. Bibcode:1999PNAS...96.5592Y. doi:10.1073/pnas.96.10.5592. PMC 21905. PMID 10318929.
  17. ^ Richard, S.; Almeida, J. M. G. C. F.; Cissé, O. H.; Luraschi, A.; Nielsen, O.; Pagni, M.; Hauser, P. M.; Weiss, Louis M. (20 February 2018). "Functional and Expression Analyses of the Pneumocystis MAT Genes Suggest Obligate Sexuality through Primary Homothallism within Host Lungs". mBio. 9 (1). doi:10.1128/mBio.02201-17. PMC 5821091. PMID 29463658.
  18. ^ Heitman, Joseph (December 2015). "Evolution of sexual reproduction: A view from the fungal kingdom supports an evolutionary epoch with sex before sexes". Fungal Biology Reviews. 29 (3–4): 108–117. doi:10.1016/j.fbr.2015.08.002. PMC 4730888. PMID 26834823.
  19. ^ Eckert, Christopher G., Christopher R.헤일리「비용 대비 효과의 어프로치를 사용해 식물에서의 자가 수태의 진화를 이해하는 방법:수생아 카나덴시스의 난감한 경우. 식물종 생물학 19.3(2004) : 159-73.웹.
  20. ^ Eckert CG (2000). "Contributions of Autogamy and Geitonogamy to Self-Fertilization in a Mass-Flowering, Clonal Plant". Ecology. 81 (2): 532–542. doi:10.2307/177446. JSTOR 177446.
  21. ^ Bernstein H, Byerly HC, Hopf FA, Michod RE (September 1985). "Genetic damage, mutation, and the evolution of sex". Science. 229 (4719): 1277–81. Bibcode:1985Sci...229.1277B. doi:10.1126/science.3898363. PMID 3898363.