WAT IS PLASMOGAMIE? - BIOLOGIE - 2026

De plasmogamie is een stadium van seksuele voortplanting waarin de fusie van de cytoplasma's van gameten of geslachtscellen plaatsvindt zonder de fusie van hun kernen. Plasmogamie komt veel voor bij schimmels en is de eerste fase van hun seksuele voortplanting. Het kan ook voorkomen in planten- en dierencellen die zijn versmolten en gekweekt.

Gameten zijn speciale cellen, die zich onderscheiden van de andere cellen van een organisme, vanwege hun morfologie en de voortplantingsfunctie die ze vervullen. In sommige gevallen vindt het proces van plasmogamie niet plaats tussen gedifferentieerde gameten, maar tussen ongedifferentieerde somatische cellen (plasmogamie van het somatogamietype).

Figuur 1. Verschillende ontwikkelingsstadia van het vrouwelijke gametangium (Oogonio) van Saprolegnia sp. (Oomycota). A: onrijp oogonium, B: ontwikkelend oogonium; C: volwassen oogonium, D: eieren. Bron: Jon Houseman

Na een periode van intensieve groei komen de schimmels in een voortplantingsfase, waarbij ze grote aantallen sporen vormen en vrijgeven. De sporen zijn over het algemeen eencellig en worden geproduceerd door fragmentatie van het mycelium of binnen gespecialiseerde structuren zoals onder andere sporangia, sporoforen of gametangia.

De sporen kunnen aseksueel of indirect worden geproduceerd bij seksuele voortplanting. Seksuele voortplanting bij schimmels, evenals in andere organismen, omvat de fusie van twee kernen die de genetische informatie van elk ouderlijk individu bevatten. Kernen ontmoeten elkaar fysiek wanneer twee geslachtscellen of gameten zich verenigen.

Stadia van seksuele voortplanting van schimmels

Seksuele voortplanting kan worden gedefinieerd als een mechanisme dat de genetische belasting van de individuen van een biologische soort voortdurend vernieuwt. Het is een belangrijke bron van genetische variabiliteit, waardoor een grotere capaciteit om zich aan te passen aan nieuwe omgevingsomstandigheden.

Het proces van seksuele voortplanting van schimmels heeft unieke en bijzondere kenmerken van dit koninkrijk.

In andere eukaryote organismen (met kernen en organellen omsloten door membranen), zoals planten, dieren en protisten (zeer eenvoudige eukaryoten, zonder gedifferentieerde weefsels), omvat celdeling het oplossen en reconstrueren van het kernmembraan.

Bij schimmels blijft het kernmembraan gedurende het hele proces intact; bij sommige soorten, die de uitzondering zijn, breekt het kernmembraan maar slechts gedeeltelijk.

De seksuele reproductie van schimmels vindt plaats in drie fasen: plasmogamie, karyogamie en meiose. De duur van elke gebeurtenis of fase van seksuele voortplanting varieert en de intervallen tussen deze gebeurtenissen zijn ook variabel, afhankelijk van het type organisme.

Bij primitieve, minder ontwikkelde schimmels treedt karyogamie vrijwel onmiddellijk na plasmogamie op. Daarentegen is er bij hogere, meer geëvolueerde schimmels een interval tussen beide stadia.

Plasmogamie

Plasmogamie of celfusie is de eerste fase van seksuele voortplanting bij schimmels, waarbij twee gameten die genetisch verschillende haploïde cellen zijn, samensmelten, wat resulteert in een cel met twee haploïde kernen. Bij plasmogamie verenigen alleen de cytoplasma's van de twee ouderlijke haploïde gameten zich.

Haploïde cellen bevatten een enkele set chromosomen en worden weergegeven als: n. Diploïde cellen hebben twee sets chromosomen; worden gesymboliseerd als: 2n.

Karyogamie

In de volgende fase, karyogamie genaamd, vindt de fusie of vereniging van de twee haploïde kernen van de ouderlijke gameten plaats, waardoor een cel met een diploïde kern ontstaat.

Met de fusie van de kernen wordt een nieuwe cel, een zygote genaamd, geproduceerd. De kern van deze zygote bevat een verdubbeld aantal chromosomen (dwz het is diploïde of 2n).

Meiosis

Meiose is de laatste fase van seksuele voortplanting, waarbij het aantal chromosomen weer met de helft wordt verminderd. Bij meiose produceert één diploïde cel (2n) vier haploïde cellen (n).

Bij meiose komen ook chromosoomrecombinatieprocessen voor die garanderen dat de genetische samenstelling (of genetische lading) van de nieuwe cellen anders is dan die van de precursor-gameten van het hele proces.

Soorten plasmogamie

Schimmels gebruiken verschillende methoden om twee haploïde kernen van compatibele cellen samen te voegen, dat wil zeggen dat plasmogamie kan optreden.

Plasmogamie komt vaker voor in cellen die niet verschillen in morfologie en wordt in dit geval isogamie genoemd. Wanneer de cellen die hun cytoplasma versmelten een verschillende grootte hebben, wordt plasmogamie anisogamie genoemd.

Er zijn 5 hoofdtypen plasmogamie die de volgende zijn: gametenfusie, gametangiale copulatie, gametangiale fusie, spermatisatie en somatogamie. Deze soorten plasmogamie worden hieronder beschreven.

Gamete fusie

Sommige schimmels produceren gespecialiseerde geslachtscellen (gameten) die worden vrijgegeven uit geslachtsorganen die gametangia worden genoemd, zoals we eerder zagen.

De fusie van eencellige gameten vindt plaats in het geval dat beide of ten minste één mobiel zijn. De mobiliteit van de sporen hangt af van het feit dat ze flagellen hebben waarmee ze zichzelf kunnen voortstuwen om te zwemmen, in welk geval ze zoösporen worden genoemd. Over het algemeen hebben de twee gameten die samensmelten dezelfde grootte en worden ze isogame zoösporen genoemd.

Het kan voorkomen dat de ene gameet groter is dan de andere (anisogame gameten). In het geslacht Monoblepharis van de phylla Chytridiomycota komen de beweeglijke mannelijke gameten vrij uit het mannelijke gametangium of antheridium.

Later dringen de mannelijke gameten een vrouwelijk gametangium binnen (een oogonium genaamd) en bevruchten de grote, onbeweeglijke vrouwelijke gameten (oöspheres genoemd).

Gametangiale copulatie

Bij andere schimmels komen twee gametangia in contact en gaat de kern over van het mannelijke naar het vrouwelijke gametangium. In dit geval dienen de gametangia als gameten.

Dit type plasmogamie komt voor in organismen van de Oomycota-groep, waarbij de kleine mannelijke gametangia (antheridia) bevruchtingsbuizen produceren die groeien, vertakken en vervolgens versmelten met het grotere vrouwelijke gametangium (oogonium).

Bemestingsbuizen laten de kernen van de mannelijke gameten door een fijne penetrerende pin gaan en versmelten met de vrouwelijke gameten (oospheres).

Figuur 2. Waterschimmel van de Oomycota-groep groeit op dode larven. Deze schimmel vertoont gametangiale copulatie-achtige plasmogamie. Bron: TheAlphaWolf

Fusie van gametangia

In dit type plasmogamie versmelten de gametangia en verenigen hun kernen. De sporen van de schimmels van de Zigomycota-groep zijn bijvoorbeeld morfologisch identiek, groeien samen en vormen gedifferentieerde gametangia die samensmelten tot een zygote of ei. Deze zygote verandert later in een dikwandige zygospore.

Figuur 3. Rijpe zygosporangium van een schimmel uit de Zigomycota-groep. Bron: Jon Houseman

Spermatisatie

Spermatisatie bestaat uit de fusie van mononucleaire cellen (met een enkele kern), niet-beweeglijk (zonder flagellum), met een vrouwelijk gametangium.

Somatogamie

Sommige meer ontwikkelde schimmels produceren geen gametangia. In deze gevallen krijgen de vegetatieve somatische hyfen die het lichaam van de schimmel vormen een seksuele functie, komen ze in contact, versmelten en wisselen ze hun kernen met elkaar uit.

Dit type plasmogamie treedt op met fusie van vegetatieve, niet-seksuele structuren, zoals hyfen en gistcellen.

Voor- en nadelen van seksuele voortplanting

Reproductie van het seksuele type heeft enkele nadelen in vergelijking met reproductie van het aseksuele type. Deze nadelen zijn onder meer een hoger energieverbruik om gameten te ontmoeten, een langzamere voortplanting en als resultaat minder nakomelingen.

Aan de andere kant heeft seksuele voortplanting het voordeel dat er genetische variatie tussen individuen ontstaat. Bij dit type reproductie is de genetische belasting van de nakomelingen afkomstig van de genen van de twee ouders en is niet identiek aan die van beide.

Hoe groter de genetische variabiliteit in een populatie, hoe groter de evolutiesnelheid. Populaties met een hoge genetische variabiliteit hebben verschillende reactiemechanismen op veranderingen in hun omgeving, aangezien deze individuen kunnen voortbrengen met superieure aanpassingsvermogens.

Referenties

1. Alexopoulus, CJ, Mims, CW en Blackwell, M. Editors. (1996). Inleidende mycologie. 4e editie. New York: John Wiley and Sons.
2. Clark, J. en Haskins, EF (2013) De nucleaire voortplantingscyclus in de myxomyceten: een overzicht. Mycosphere. 4 (2): 233-248. Doi: 10.5943 / mycosphere / 4/2/6
3. Dighton, J. (2016). Processen van het ecosysteem van schimmels. 2e editie. Boca Raton: CRC Press.
4. Kavanah, K. Editor. (2017). Schimmels: biologie en toepassingen. New York: John Wiley.
5. Ashton GD en Dyer PS (2016). Seksuele ontwikkeling bij schimmels en het gebruik ervan in genexpressiesystemen. In: Schmoll M., Dattenböck C. (eds) Gene Expression Systems in Fungi: Advancements and Applications. Schimmelbiologie. Springer.