Ganggang coklat tidak mengesahkan hipotesis ekologi haploid dan peringkat diploid seliaran • Alexey Opayev • Berita Sains mengenai "Unsur" • Algologi, Ekologi, Evolusi

Ganggang coklat tidak mengesahkan hipotesis ekologi penggantian haploid dan peringkat diploid.

Rajah. 1. A – alga gametophyte haploid genus Ectocarpus pada thalus alga Scytosiphon lomentaria. In – Sporofit hidung dari alga ini dalam bentuk serbuan di atas batu. Gambar dari artikel dibincangkan diEvolusi

Walaupun kebanyakan organisma, haploid tahap kitaran hidup dikurangkan menjadi gamet, beberapa tumbuhan yang lebih rendah dapat beralih antara haploid dan tahap diploid yang boleh dibandingkan dengan masa dan kerumitan morfologi. Sebab-sebab ciri-ciri dan faedah mereka kepada tubuh masih tidak jelas. Salah satu hipotesis popular yang menjelaskan penggantian ini adalah "ekologi": gametofit morfologi yang berbeza dan sporofit menduduki pelbagai niche ekologi. Tetapi terdapat juga alga, di mana gametofit dan sporophyte hampir tidak berbeza dalam rupa – ia adalah menarik untuk menguji hipotesis ekologi pada mereka. Kajian dua jenis alga coklat genus Ectocarpus menunjukkan bahawa hipotesis ini tidak memuaskan. Walaupun di beberapa tempat gametofit dan sporofit dilampirkan ke substrat yang berbeza (menduduki pelbagai niche), di tempat lain pelbagai ciri substrat secara keseluruhan untuk fasa haploid dan diploid dilindungi oleh spesies ekologi sporofit sahaja.

Semasa pembiakan seksual, dua fasa berbeza pengganti ploidy: haploid dan diploid. Dalam kebanyakan haiwan dan banyak tumbuhan (terutamanya yang lebih tinggi), tahap haploid adalah pendek – sebenarnya, ini menghasilkan gamet, yang selepas fusion membentuk zygote diploid. Oleh itu, kehidupan utama tubuh jatuh pada fasa diploid. Sementara itu, di beberapa kilang yang lebih rendah, fasa haploid adalah setanding atau bahkan melebihi fasa diploid. Fenomena ini sering dilihat sebagai sifat kuno, memperlihatkan kelebihan fasa diploid dan pengurangan secara berperingkat dalam perjalanan evolusi haploid. Keuntungan ini biasanya dijelaskan dari segi manfaat "genetik" (contohnya, penentangan terhadap mutasi resesif yang berbahaya).

Tetapi baru-baru ini, banyak saintis telah sampai kepada idea bahawa dalam beberapa kes, data ini hanya boleh menjelaskan kelebihan bukan diploid, tetapi fasa haploid. Tambahan pula, dalam evolusi beberapa alga hijau dan coklat, sebaliknya, pengurangan dalam fasa diploid telah diperhatikan. Semua ini meragui pendapat awal yang sangat popular tentang kelebihan hidup yang tidak boleh diketepikan dalam keadaan diploid – dalam mana-mana, berhubung dengan tumbuhan yang lebih rendah.

Walau bagaimanapun, fenomena ini masih belum dapat dijelaskan, yang menjadikan penyelidik mencipta hipotesis baru. Pada awal 1980-an, penjelasan "alam sekitar" telah dikemukakan. Inti adalah bahawa semasa fasa haploid dan diploid, organisma menduduki pelbagai tempat ekologi yang berbeza, dengan itu "mengembangkan" ruang ekologi keseluruhan spesies dan, dengan itu, keupayaan adaptif dan bersaingnya. Idea ini didasarkan pada fakta mudah bahawa banyak (tetapi tidak semua) tumbuhan yang lebih rendah mempunyai morfologi yang berbeza dari haploid (gametophyte) dan fasa diploid (sporophyte). Oleh itu, cara hidup juga berbeza – sama seperti niche ekologi. Mengumpul lebih banyak hujah yang lebih baik, termasuk dari pakar dalam pemodelan matematik, hipotesis "ekologi" telah menjadi sangat popular.

Seperti yang telah disebutkan, hipotesis dilakukan ke atas organisma-organisma di mana fasa haploid dan diploid berbeza secara morfologi. Walau bagaimanapun, untuk pengesahannya, adalah perlu untuk mengkaji dengan teliti organisma-organisma di mana gametophytes dan sporophytes adalah serupa. Sebagai contoh, dalam beberapa spesies alga coklat dan merah, perbezaan antara peringkat ini hanya mungkin dilakukan dengan mengkaji kromosom atau DNA.Dan di sini, data yang diperoleh bersifat sangat kecil. Penyelidik sama ada mengehadkan diri untuk mengkaji populasi makmal, atau menilai, contohnya, nisbah haploid dan alga diploid dalam habitat tertentu – dari bahan yang dikumpulkan sebelum ini. Tetapi data ini juga tidak konsisten – sama ada menyokong atau tidak hipotesis "ekologi". Oleh itu, kajian lapangan tambahan dan lebih menyeluruh diperlukan.

Satu kerja yang sama dilakukan oleh kumpulan saintis antarabangsa yang mempelajari beberapa ciri dua jenis alga coklat Ectocarpus: E. crouaniorum dan E. siliculosus. Para penyelidik menyifatkan secara terperinci pengagihan alga (microbiotope) alga, dan kemudian di makmal itu ditentukan ploidy tumbuhan ini oleh kaedah genetik molekul. Kerja ini dijalankan di dua tempat – di stesen biologi marin di Roscoff (Perancis) dan di kawasan Naples (Itali).

Di kawasan Roscoff alga coklat E. crouaniorum boleh dilampirkan kepada dua jenis substrat yang berbeza – biotik dan abiotik (Rajah 1). Ganggang yang agak besar (sehingga 12 cm panjang) dilampirkan pada larva alga lain, dan paling sering alga coklat lain, Scytosiphon lomentaria (substrat biotik – alga – berkelakuan seperti epifit).Yang lebih kecil (biasanya kurang daripada 10 mm panjang) menggunakan substrat abiotik – contohnya, batu atau cangkang kosong moluska (iaitu, mereka berkelakuan seperti epilat).

Ternyata gametofit terutama tumbuh pada substrat biotik (Rajah 2, A). Selain itu, jika sporofit boleh didapati sepanjang tahun, gametofit hanya pada bulan-bulan musim bunga dan musim panas, apabila alga dijumpai, "tuan rumah", yang mana E. crouaniorum dilampirkan.

Rajah. 2 Kekerapan berlakunya sporophyte dan gametophyte dua jenis alga, bergantung kepada substrat lampiran. Gambar dari artikel dibincangkan di Evolusi

Kitaran hidup yang sama adalah ciri spesies yang dikaji kedua, E. siliculosus, di sekitar Naples (Rajah 2, B). Dan sebagai substrat untuk melampirkan gametophyte menggunakan jenis "tuan rumah" yang sama Scytosiphon lomentaria. Secara skematik, kitaran hayat ini digambarkan dalam Rajah. 3 di bahagian atas.

Rajah. 3 Skim kitaran hidup alga coklat genus Ectocarpus. Di atas: Spidophyte Diploid (SP) menghasilkan spora haploid oleh meiosis (meiospora). Spora motil pertama kemudian menetap dan berkembang menjadi gametofit lelaki atau wanita (G). Gametophyte oleh mitosis menghasilkan gamet mudah alih.Gamet jantan dan betina kemudiannya bergabung menjadi zygote diploid, di mana sporofit berkembang. Skim ini adalah tipikal untuk E. crouaniorum di Roscoff dan E. siliculosus di Naples. Dan untuk penduduknya E. siliculosus Roscof dicirikan oleh pengubahsuaian kitaran hayat (turun di bawah). Sporophyte Diploid boleh membentuk spora juga dengan mitosis (mitospores). Pertikaian ini, juga motil pada mulanya, menetap dan tumbuh menjadi sporofit, secara genetik identik dengan induknya. Gambar dari artikel dibincangkan di Evolusi

Hasil yang tidak dijangka memberikan kajian E. siliculosus di Perancis, ternyata rumpai laut ini tidak tinggal di sini sebagai wakil spesies yang sama di Itali. Dalam perancis E. siliculosus Ia juga boleh dilampirkan kepada batu (epilit) atau thali dari alga spesies lain (epiphyte). Perbezaan penduduk Itali adalah, pertama, senarai "tuan rumah" alga adalah lebih luas di sini, E. siliculosus boleh ditemui secara kerap pada 13 jenis alga yang berlainan, dan bukan hanya pada Scytosiphon lomentaria. Dan kedua, terutamanya splofium diploid hadir pada kedua-dua substrat biotik dan abiotik (Rajah 2, C). Secara skematik, kitaran hayat ini digambarkan dalam Rajah. 3 di bawah.

Oleh itu, hipotesis "ekologi" pada dua spesies alga coklat tidak dipenuhi dan tidak dapat menjelaskan kehadiran fasa haploid dan diploid.Sesungguhnya, ciri-ciri habitat mikro sporofit E. siliculosus di Perancis, mereka bertindih dengan ciri-ciri gametofit dan sporofit spesies yang sama di Itali. Menurut pengarang artikel, kemajuan dalam menjelaskan keadaan ini mungkin dilakukan ketika mempelajari ciri-ciri yang lebih halus dari siklus hidup alga ini. Kesimpulan lain yang boleh dibuat adalah, kemungkinan besar, tempoh fasa haploid dan diploid tidak dapat dijelaskan oleh beberapa teori umum. Dalam erti kata lain, ciri-ciri khusus spesies individu boleh menjadi penting – idea yang sering diabaikan oleh ahli teori dalam bidang biologi.

Sumber: Lucia Couceiro, Mickael Le Gac, Heather M. Hunsperger, Stephane Mauger, Christophe Destombe, J. Mark Cock, Sophia Ahmed, Susana M. Coelho, Myriam Valero dan Akira F. Peters. Evolusi dan penyelenggaraan populasi semulajadi: Ectocarpus // Evolusi. 2015. V. 67. P. 1808-1822.

Alexey Opaev


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: