SPOREN: KENMERKEN EN SOORTEN - BIOLOGIE - 2025

De sporen zijn structuren die in staat zijn om nieuwe individuen voort te brengen zonder dat er reproductieve cellen nodig zijn die eerder zijn samengevoegd. Deze zijn het product van ongeslachtelijke voortplanting in bacteriën, protozoa, algen en planten. Bij schimmels kunnen ze worden geproduceerd door seksuele of aseksuele voortplanting.

Over het algemeen zijn de sporen van alle organismen zeer resistente structuren, omgeven door een dikke of dubbele celwand. Met dit type coating kunnen ze de extreme omstandigheden van de omgeving overleven, waar ze geen enkele beschutting hebben.

Sporen van de schimmel Psathyrella corrugis (Bron: deze afbeelding is gemaakt door gebruiker Kingman Bond Graham (Kingman) bij Mushroom Observer, een bron voor mycologische afbeeldingen. U kunt hier contact opnemen met deze gebruiker. Engels - Spaans - Frans - Italiaans - македонски - മലയാളം - Portugees - +/− / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

Ze kunnen lange perioden overleven en zodra ze 'zien' dat de omgevingscondities ideaal zijn, worden ze geactiveerd en creëren ze een nieuw individu van dezelfde soort als het organisme dat ze heeft voortgebracht.

De meeste sporen zijn klein van formaat en kunnen alleen worden gevisualiseerd met vergrotende apparaten zoals vergrootglazen of microscopen. Door de afmeting is deze structuur gemakkelijk te verspreiden en kan hij door lucht, water, dieren etc. “bewegen”.

Veel van de voorzorgsmaatregelen die in de industrie in het algemeen, maar vooral in de voedingsindustrie worden genomen, worden genomen om te voorkomen dat sporen commerciële producten koloniseren en besmetten, aangezien hun ontkieming kan leiden tot de productie van grote populaties organismen. niet gewild.

Soorten sporen

Schimmelsporen

De sporen in schimmels hebben een functie die analoog is aan die van zaden in planten. Uit elke spore kan een nieuw mycelium worden gegenereerd, onafhankelijk van degene die de sporen heeft doen ontstaan.

Voorbeeld van de sporen van een schimmel (Bron: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) via Wikimedia Commons)

Zaden en sporen verschillen echter aanzienlijk in hoe ze worden geproduceerd, aangezien zaden alleen afkomstig zijn van de fusie van mannelijke gameten met vrouwelijke gameten, terwijl sporen niet noodzakelijkerwijs afkomstig zijn van de fusie van twee gameten.

De schimmelsporen veroorzaken een groot aantal allergieën en infecties bij mens en dier. Sporen worden echter ook gebruikt om schimmelsoorten die van belang zijn voor voedsel te reproduceren en te vermeerderen.

- Voortplanting

Zodra elke spore ontdekt dat de omgeving de juiste omstandigheden heeft voor zijn ontwikkeling, worden deze geactiveerd en beginnen de chitine-celwand af te breken; juist op dat moment komt het eerste mycelium tevoorschijn om zich te voeden met de omgeving eromheen.

Afhankelijk van de kenmerken van de schimmel, zal een volledig volwassen meercellig individu ontstaan ​​en zich ontwikkelen. Sommige soorten schimmels, zoals gisten, zijn eencellige individuen, in welk geval ze zich in aantal zullen vermenigvuldigen en kolonies van miljoenen cellen zullen vormen.

Bij meercellige schimmelsoorten groeit het mycelium in grootte en aantal cellen en ontwikkelt het zich in een structuur die sporangium of sporangiofoor wordt genoemd, waar de cellulaire reproductieprocessen plaatsvinden om nieuwe sporen te vormen.

Het proces, de structuren, de tijd en de kenmerken van het sporangium en de sporen variëren afhankelijk van de schimmelgroep en de soort.

- Functie

De belangrijkste functie van sporen in schimmels is het reproduceren en vermeerderen van een soort. Dit zijn op hun beurt zeer resistente structuren die gedurende lange perioden "slapend" (inactief) kunnen blijven totdat ze de juiste stimuli detecteren om te groeien en zich te ontwikkelen.

- Opleiding

Elke schimmelfamilie heeft verschillende manieren om zijn sporen te produceren. In dit geval zullen de processen van vorming van de sporen van vier van de 5 phyla waaruit het Mycota-koninkrijk bestaat worden uitgelegd, namelijk:

Chytridiomycota : hyfen ontwikkelen en genereren haploïde thallus of hyfen. Hierin wordt een thallus een vrouwelijk gametangium en de andere een mannelijk gametangium, die samensmelten en een hypha vormen waar de sporangia en later de zoösporen zullen rijpen.

Ascomycota : een hypha van de schimmel wordt langer totdat hij een kromming vormt om een ​​soort "gat" te creëren tussen het laatste deel van de hypha en een binnenste deel. In de haak zit een mannelijke en een vrouwelijke cel, deze kruisen elkaar en geven aanleiding tot de afkeer waarin de ascosporen zullen ontstaan.

Basidiomycota : is een proces dat in de meeste opzichten vergelijkbaar is met dat van Ascomycota-schimmels. Sommige van hun verschillen liggen echter in de productie van basidiosporen in plaats van ascosporen en de vruchtlichamen zijn groter en meer ontwikkeld.

Oomycota : dit zijn schimmels die het weefsel van levende individuen binnendringen; Zodra de infectie zich door de weefsels heeft verspreid, bevruchten twee hyfen met verschillende geslachtscellen, een mannelijke en een vrouwelijke, en produceren ze oösporen.

Bacteriële sporen

Bacteriële sporen komen vaak voor bij Gram-positieve bacteriën die een laag gehalte aan de stikstofbasen guanine en cytosine in hun DNA hebben. Deze beginnen zich te vormen wanneer ze een tekort aan voedingsstoffen in het milieu waarnemen.

Structuur van een bacteriële sporen (Bron: Videobiotechno / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

- Voortplanting

In tegenstelling tot schimmels en andere organismen zijn sporen in bacteriën geen typische voortplantingsstructuur. Deze microben detecteren ongunstige veranderingen in hun omgeving en beginnen een inactieve cel met zeer resistente eigenschappen te synthetiseren.

Door deze resistentie kan de inactieve cel zijn genetisch materiaal lange tijd intact houden, onder omstandigheden die elke bacteriële cel zouden doden. Net als schimmelsporen blijven ze inactief totdat de externe omstandigheden geschikt zijn voor hun ontwikkeling.

Bij bacteriën worden de sporen endosporen genoemd , omdat dit interne cellichamen zijn die ontstaan ​​door een asymmetrische deling in de cel, dat wil zeggen dat ze van aseksuele oorsprong zijn.

- Functie

De belangrijkste functie van endosporen is om de levensduur van de cel waaruit ze zijn ontstaan ​​zo lang mogelijk te verlengen en in stand te houden, zelfs onder omstandigheden waarin ze niet kunnen overleven. Zodra de omgevingsomstandigheden verbeteren, kan de endospore uit zijn inactiveringstoestand komen en een nieuwe bacteriële cel voortbrengen die in alle opzichten gelijk is aan zijn progenitorcel.

- Opleiding

De modelsoort waarin de vorming van deze structuur wordt bestudeerd, is Bacillus subtilis. Het proces bestaat uit vier of vijf fasen, afhankelijk van de geraadpleegde bibliografie. Dit zijn:

- Fase 1 : de cel deelt asymmetrisch, waardoor twee holtes ontstaan; de grootste bevat alle componenten van het binnenste van de moedercel, terwijl het kleinste deel de endospore vormt.

- Fase 2 : er wordt een communicatiesysteem opgezet tussen de progenitorcel en wat de endospore zal worden. Dit systeem stimuleert de expressie van specifieke genen voor de delen die de interne structuur van de endospore vormen.

- Fase 3 : het deel van de celwand dat de grote cel scheidde van de kleine cel verdwijnt, waardoor de kleinere cel in de intracellulaire omgeving van de grotere cel blijft.

- Fasen 4 en 5 : tijdens deze fasen worden de externe componenten van de endospore-schaal gegenereerd, deze wordt gedehydrateerd en afgegeven aan het milieu na de afbraak van de "moedercel".

De endospore wordt pas geactiveerd als hij met zijn extracellulaire receptoren detecteert dat de omstandigheden gunstig zijn voor zijn ontwikkeling.

Protozoaire sporen

In protozoa is slechts één subphylum dat sporen produceert bekend en komt overeen met dat van Apicomplexa-organismen, die voorheen bekend stonden als sporozoa, vanwege hun unieke toestand bij de productie van sporen.

De overgrote meerderheid van deze organismen zijn endoparasieten van gewervelde dieren en hebben een structuur die het "apicale complex" wordt genoemd, een gespecialiseerde structuur om de cellen en weefsels van de gastheer binnen te dringen.

- Voortplanting

Alle individuen in deze groep hebben complexe biologische cycli, aangezien ze zich ontwikkelen in een of meer gastheren. Zoals veel micro-organismen wisselen ze tijdens hun levenscyclus af tussen seksuele en aseksuele stadia.

In de sporogoniefase differentieert een zygootproduct van de vorige gametische celfusie tot een sporozoiet. Dit rijpt en begint het merogony-stadium waar het zich vermenigvuldigt door opeenvolgende celdelingscycli (mitose) en meerdere sporen produceert, sporozoïeten genaamd.

Deze sporen verspreiden zich door de bloedsomloop van de gastheer en beginnen het binnenste te koloniseren en uit te breiden, waarbij ze meerdere organen en weefsels binnendringen. De cyclus om het sporozoiet en merogonia te vormen, wordt in elk gekoloniseerd weefsel herhaald.

- Functie

De sporen van "bijencomplex" -organismen zijn kleine, goed verpakte versies van volwassen individuen, die door de bloedbaan van parasiterende gewervelde dieren reizen om zoveel mogelijk weefsels en organen te koloniseren.

Alle sporen zijn het product van celdeling na de vorming van zygoten; daarom zijn ze het product van aseksuele voortplanting die wordt voorafgegaan door een gebeurtenis van seksuele voortplanting. De belangrijkste functie is om de parasitaire infectie door alle mogelijke weefsels te verspreiden en te verspreiden.

- Opleiding

Tijdens een ander deel van de cyclus worden het sporozoïetenproduct van celdeling omgeven door een zeer resistente omhulling om oöcysten te vormen. Met dit formulier kunnen ze de host verlaten in de omgeving en nieuwe hosts binnenvallen.

Wanneer een oöcyst wordt ingenomen door een potentiële gastheer, wordt deze geactiveerd en geïnternaliseerd in een cel met behulp van zijn apicale complex. Binnenin begint het zich te splitsen in sporozoïeten om andere weefsels binnen te vallen.

De nieuwe binnengevallen cellen breken als gevolg van het grote aantal sporozoïeten erin en op deze manier gaat hun voortplanting door. Zowel sporozoïeten als oöcysten zijn sporen met verschillende kenmerken.

Algensporen

Algen zijn een polyfyletische groep die een grote diversiteit aan zuurstofproducerende fotosynthetische organismen groepeert. Vier van de negen divisies die binnen de groep zijn ingedeeld, produceren sporen.

Alle sporen die ze in algen aanmaken, zijn het product van ongeslachtelijke voortplanting. Zowel sporen als propagules (verlengstukken die langer worden en loskomen van het lichaam) zijn een veel voorkomende vorm van ongeslachtelijke voortplanting bij meercellige algen.

- Voortplanting

Aangenomen wordt dat de belangrijkste stimulans voor de vorming van sporangia in de algengroep de variatie is van de fotoperiode, dat wil zeggen van het aantal uren licht dat elk individu waarneemt. Wanneer de uren met daglicht onder een kritiek niveau komen, beginnen de algen sporangia te vormen.

Het sporangium wordt gevormd uit een thallus die zich differentieert in reproductiestructuur om sporen te synthetiseren. Sporen kunnen afkomstig zijn van meerdere interne protoplastafdelingen van sporangiumcellen.

Bij sommige algensoorten ontstaan ​​echter sporen na scheiding van een cel van het hoofdlichaam van de algen.

Elke spore kan in suspensie in het medium worden gevonden of worden gemobiliseerd totdat het rust op een substraat dat de omgevingscondities bevat die nodig zijn voor de ontwikkeling van een nieuw individu.

- Functie

Algensporen zijn gespecialiseerd om de algenpopulatie zoveel mogelijk uit te breiden. Elke soort heeft verschillende specialisaties om verschillende ecosystemen te koloniseren. Het zijn echter allemaal aquatische of semi-aquatische omgevingen.

In de grote diversiteit aan soorten algen die er bestaan, kunnen we een gelijkwaardige diversiteit aan sporen waarnemen, aangezien sommige flagellen hebben waardoor ze mobiel zijn, andere een dikke laag bedekking, andere blauw, andere wit, naast vele andere kenmerken die kunnen variëren.

- Opleiding

Alle sporen in algen worden gevormd door eerdere celdelingen van cellen. In de vegetatieve thallus bevindt zich een vruchtbare thallus waar de sporen zullen worden gegenereerd. Dit heet een sporangium.

Binnen algen kunnen sporen worden ingedeeld in twee verschillende typen, die afkomstig zijn van een meiotische deling en die afkomstig zijn van een mitotische deling. Op deze manier vinden we in de algengroep het meiosporenproduct van meiose en het mitosporenproduct van mitose.

Plant sporen

Alle planten die zijn geclassificeerd als "niet-vasculaire planten" (bryofyten, varens en paardenstaarten; de laatste geclassificeerd als pteridofyten) planten zich voort via sporen en worden als "voorouderlijk" beschouwd.

De sporen van een varen of pteridofyt (Bron: Luis Miguel Bugallo Sánchez (Lmbuga) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

- Voortplanting

Reproductie via sporen in planten staat bekend als "sporulatie". Bij bryophytes is de levenscyclus heel anders dan die van pteridofyten, omdat ze een digenetische cyclus van het haplo-diplofase-type hebben.

Dit betekent dat de vegetatieve fase een haploïde genetische lading heeft en dat in het apicale gebied de gametangia worden geproduceerd (waar de gameten vandaan komen). Het zijn over het algemeen tweehuizige soorten, dat wil zeggen dat de geslachten in verschillende planten zijn gescheiden.

Regen en wind zijn de belangrijkste krachten die de mannelijke gameten naar de vrouwelijke gameet van een andere plant drijven. Zodra de vrouwelijke gameet is bevrucht, wordt een zygote geproduceerd, die rijpt tot de sporofyt.

In de volwassen sporofyt worden sporen gesynthetiseerd om nieuwe haploïde individuen te doen ontstaan.

Bij pteridofyten bevinden de sporangia zich aan de onderkant van de bladeren (het onderste deel). Deze sporangia produceren kleine sporen die, wanneer ze in geschikte media worden geplaatst, gametangia produceren.

De gametangia produceren vrouwelijke en mannelijke gameten die samen een embryo en een nieuwe volwassen plant produceren.

- Functie

De sporen in deze soorten zorgen ervoor dat ze in een "latente" levensstaat blijven totdat de omstandigheden geschikt zijn om zich te ontwikkelen en te groeien. In tegenstelling tot de zaden van vaatplanten, bevatten sporen geen embryo en ook geen reserveweefsel.

Deze plantengroepen waren echter de eersten die het terrestrische milieu koloniseerden, omdat ze door de sporen gedurende lange tijd konden overleven totdat de luchtvochtigheid ideaal was voor de plant om zich te ontwikkelen.

- Opleiding

Bij bryophytes worden de sporen geproduceerd na de vorming van de sporofyt. Het sporogene weefsel in de sporofyt begint zich te delen door een cyclus van meiose en meerdere mitosecycli. Dit produceert een groot aantal sporen die aanleiding geven tot nieuwe gametofyten.

Iets vergelijkbaars met bryophytes komt voor bij pteridophytes; aan de onderkant van het blad bevindt zich een groep meiosporangia die synangia wordt genoemd. In elk meiosporangium bevinden zich drie megasporangia en binnenin wordt een groot aantal sporen aangetroffen.

De sporen worden gegenereerd in het megasporangium, waar de eerste sporen ontstaan ​​door de differentiatie van een cel binnenin. Het transformeert en rijpt in een megaspoor en ondergaat een proces van meiose en later meerdere mitosecycli om honderden nieuwe sporen te produceren.

Referenties

1. Chaffey, N. (2014). Raafbiologie van planten. Annals of plantkunde, 113 (7), vii.
2. Diaken, JW (2013). Schimmelbiologie. John Wiley & Sons.
3. Feofilova, EP, Ivashechkin, AA, Alekhin, AI en Sergeeva, I. (2012). Schimmelsporen: kiemrust, kieming, chemische samenstelling en rol in de biotechnologie (overzicht). Prikladnaia biokhimiia i mikrobiologiia, 48 (1), 5-17.
4. Haig, David en Wilczek, Amity. "Seksueel conflict en afwisseling van haploïde en diploïde generaties". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 361. 1466 (2006): 335-343.
5. Maggs, CA en Callow, ME (2001). Algen sporen. e LS.
6. Smith, P., & Schuster, M. (2019). Publieke goederen en bedrog in microben. Huidige biologie, 29 (11), R442-R447.
7. Wiesner, J., Reichenberg, A., Heinrich, S., Schlitzer, M., & Jomaa, H. (2008). Het plastide-achtige organel van apicomplexe parasieten als medicijndoelwit. Huidig ​​farmaceutisch ontwerp, 14 (9), 855-871.