ZELFBEVRUCHTING: BIJ DIEREN, IN PLANTEN EN VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2026

Self- bevruchting is de vereniging van de mannelijke en vrouwelijke gameten van hetzelfde individu. Het komt voor in organismen die hermafrodiet zijn - wezens die mannelijke en vrouwelijke functies combineren in een enkel individu, opeenvolgend of gelijktijdig.

Wanneer de productie van de gameten van beide typen in de tijd overlappen (althans in de tijd), zijn de hermafrodieten gelijktijdig. Deze modaliteit biedt de mogelijkheid tot zelfbevruchting.

Zelfbevruchting komt voor bij verschillende plantensoorten Bron: pixabay.com

In meercellige organismen, vooral planten en dieren, lijkt hermafrodiet een wijdverspreid fenomeen te zijn.

Zelfbevruchting is een optimale strategie voor constante omgevingen met weinig partnerbeschikbaarheid. Het heeft echter enkele negatieve gevolgen, zoals depressie als gevolg van bloedverwantschap.

Bij dit fenomeen wordt de genetische variabiliteit van de populatie verminderd, waardoor het vermogen om zich aan te passen aan veranderingen in de omgeving, weerstand tegen ziekteverwekkers of herbivoren afneemt. Deze aspecten lijken belangrijk te zijn voor de afstamming van planten en dieren.

In planten

Bij planten is het gebruikelijk dat dezelfde persoon "de vader en moeder" van hun zaden is. Hoewel de belangrijkste rol van bloemen - hoogstwaarschijnlijk - het bevorderen van kruisbestuiving is, kan zelfbevruchting voorkomen bij hermafrodiete soorten.

Enkele voorbeelden van planten waar dit fenomeen voorkomt, zijn erwten (het organisme dat door Gregor Mendel wordt gebruikt om de basiswetten van overerving te ontwikkelen, waarbij de zelfbevruchting cruciaal was voor het proces) en sommige peulvruchten.

In het geval van sojabonen kunnen de bloemen bijvoorbeeld opengaan om kruisbestuiving door insecten mogelijk te maken, of ze kunnen gesloten blijven en zichzelf bestuiven.

Bij dieren

Volgens Jarne et al. (2006), met uitzondering van insecten, vertoont ongeveer een derde van de diersoorten het fenomeen van hermafroditisme. Dit feit heeft de evolutie van zelfbevruchting bij talrijke diersoorten vergemakkelijkt.

De verdeling van de mate van zelfbestaan ​​is vergelijkbaar met die in planten, wat suggereert dat vergelijkbare processen in beide geslachten hebben gewerkt ten gunste van de evolutie van zelfbestaan.

Voor Jarne et al. (2006), hermafroditisme is zeldzaam in de phyla van grotere dieren, voornamelijk geleedpotigen. Het is een veel voorkomend verschijnsel bij kleinere phyla, waaronder zeesponzen, kwallen, platwormen, weekdieren, zeescheuten en ringwormen.

Deze auteurs ontdekten dat de zelfbevruchtingsgebeurtenis plaatsvindt in taxa waar gameten (zowel mannelijk als vrouwelijk) worden geproduceerd op een enkele plaats of klier, zoals gebeurt bij longslakken.

Het kan ook voorkomen in situaties waarin gameten op verschillende plaatsen worden geproduceerd of wanneer ze in het water worden verdreven, zoals bij mariene soorten.

Bij sommige trematoden en oligochaeten treedt zelfbestrijding op na een noodzakelijke copulatie bij hetzelfde individu.

Voordelen van zelfbevruchting

Er zijn enkele voordelen van zelfbevruchting op korte termijn. Ten eerste komen zowel de vrouwelijke als de mannelijke gameten van dezelfde ouderlijke persoon.

Organismen profiteren dus 50% extra van de overdracht van hun genen - vergeleken met alleen de typische bijdrage van 50% van seksuele voortplanting, aangezien de resterende 50% overeenkomt met die van de seksuele partner.

Zelfbevruchting kan ook worden bevorderd wanneer de regio die door de soort in kwestie wordt bewoond, wordt gekenmerkt door een laag aantal potentiële partners of, in het geval van planten, in gebieden waar weinig bestuivers beschikbaar zijn.

Bovendien zou bij plantensoorten zelfbevruchting tot energiebesparing leiden, aangezien de bloemen van deze planten klein kunnen zijn (ze hoeven niet langer groot en zichtbaar te zijn om bestuivers aan te trekken) met een beperkte hoeveelheid stuifmeel.

Zelfbevruchting zorgt dus voor reproductie en verhoogt de kolonisatie van het gebied. De meest geaccepteerde ecologische hypothese om de evolutie van zelfbevruchting te verklaren, houdt verband met het garanderen van reproductie.

Nadelen van zelfingenomenheid

Het belangrijkste nadeel van zelfingenomenheid wordt beschouwd als inteeltdepressie. Dit fenomeen impliceert de vermindering van de fitheid of biologische houding van het bloedverwant nageslacht ten opzichte van het gekruiste nageslacht.

Om deze reden zijn er soorten die, hoewel ze hermafrodieten zijn, mechanismen hebben om zelfbevruchting te voorkomen. De belangrijkste mechanismen worden in de volgende sectie behandeld.

De huidige kijk op de evolutie van zelfbevruchting omvat ecologische en evolutionaire krachten. Vanuit Fisher's perspectief wordt verondersteld dat er een wisselwerking bestaat tussen de voor de hand liggende voordelen van zelfbevruchting en depressie als gevolg van bloedverwantschap.

Dit model voorspelt de vorming van zelfbevruchting of zuivere kruisingen als gevolg van disruptieve selectie (wanneer de extremen van een eigenschap de voorkeur hebben), wat niet bevorderlijk is voor een toename van de frequentie van tussenvarianten.

Op deze manier stellen de modellen de evolutie van dit systeem voor als de interactie tussen de voordelen en de nadelen ervan.

Ecologische modellen stellen op hun beurt middensnelheden van zelfbevruchting voor.

Mechanismen die zelfbevruchting in planten voorkomen

Het is algemeen bekend dat seksuele voortplanting enorme voordelen biedt. Seks verhoogt de genetische diversiteit van de nakomelingen, wat zich vertaalt in een grotere kans dat de opvolgers voor grotere uitdagingen komen te staan, zoals veranderingen in het milieu, pathogene organismen, onder anderen.

Daarentegen vindt zelfbevruchting plaats bij bepaalde gewassen en dieren. Er wordt gesuggereerd dat dit proces ervoor zorgt dat het nieuwe individu zich volledig zal ontwikkelen, en dat het ook een haalbare strategie is - hoewel het afhangt van de soort en de omgevingsomstandigheden.

Het is gebleken dat er in verschillende angiospermen mechanismen zijn die zelfbevruchting bij hermafrodiete organismen voorkomen, waardoor de bloem zichzelf op verschillende manieren kan bemesten.

Deze barrières vergroten de genetische variatie van de populatie, omdat ze ervoor zorgen dat de vrouwelijke en mannelijke gameten van verschillende ouders komen.

Planten die bloemen presenteren met functionele meeldraden en vruchtbladen, vermijden zelfbestrijding met de discrepantie van de rijpingstijd van de structuren. Een andere modaliteit is een structurele regeling die de overdracht van pollen voorkomt.

Het meest voorkomende mechanisme is zelf-incompatibiliteit. In dit geval hebben de planten de neiging hun eigen stuifmeel af te stoten.

Referenties

1. Jarne, P., & Auld, JR (2006). Dieren verwarren het ook: de verdeling van zelfbevruchting onder hermafrodiete dieren. Evolution, 60 (9), 1816-1824.
2. Jiménez-Durán, K., en Cruz-García, F. (2011). Seksuele onverenigbaarheid, een genetisch mechanisme dat zelfbevruchting verhindert en bijdraagt ​​aan plantendiversiteit. Mexicaans Fitotecnia Magazine, 34 (1), 1-9.
3. Lande, R., & Schemske, DW (1985). De evolutie van zelfbevruchting en inteeltdepressie bij planten. I. Genetische modellen. Evolutie, 39 (1), 24-40.
4. Schärer, L., Janicke, T., & Ramm, SA (2015). Seksueel conflict bij hermafrodieten. Cold Spring Harbor-perspectieven in de biologie, 7 (1), a017673.
5. Slotte, T., Hazzouri, KM, Ågren, JA, Koenig, D., Maumus, F., Guo, YL,… & Wang, W. (2013). Het Capsella rubella-genoom en de genomische gevolgen van een snelle evolutie van het paarsysteem. Nature genetics, 45 (7), 831.
6. Wright, SI, Kalisz, S., en Slotte, T. (2013). Evolutionaire gevolgen van zelfbevruchting in planten. Verloop. Biologische wetenschappen, 280 (1760), 20130133.