SELBSTBEFRUCHTUNG: BEI TIEREN, IN PFLANZEN UND BEISPIELEN - BIOLOGIE - 2025

Self- Befruchtung ist die Vereinigung der männlichen und weiblichen Gameten von der gleichen Person. Es kommt in Organismen vor, die Zwitter sind - Wesen, die männliche und weibliche Funktionen in einem einzelnen Individuum entweder nacheinander oder gleichzeitig kombinieren.

Wenn sich die Produktion der Gameten beider Typen zeitlich (zumindest zeitlich) überlappt, sind die Hermaphroditen gleichzeitig. Diese Modalität bietet die Möglichkeit der Selbstbefruchtung.

Selbstbefruchtung tritt bei mehreren Pflanzenarten auf.
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In mehrzelligen Organismen, insbesondere Pflanzen und Tieren, scheint Hermaphrodit ein weit verbreitetes Phänomen zu sein.

Selbstbefruchtung ist eine optimale Strategie für konstante Umgebungen mit geringer Partnerverfügbarkeit. Es bringt jedoch einige negative Konsequenzen mit sich, wie z. B. Depressionen aufgrund von Blutsverwandtschaft.

Bei diesem Phänomen wird die genetische Variabilität der Population verringert, wodurch ihre Fähigkeit zur Anpassung an Umweltveränderungen, Resistenz gegen Krankheitserreger oder Pflanzenfresser verringert wird. Diese Aspekte scheinen für die Abstammung von Pflanzen und Tieren wichtig zu sein.

In Pflanzen

In Pflanzen ist es üblich, dass dasselbe Individuum "der Vater und die Mutter" ihrer Samen ist. Obwohl die Hauptaufgabe von Blumen höchstwahrscheinlich darin besteht, die gegenseitige Befruchtung zu fördern, kann es bei zwittrigen Arten zu einer Selbstbefruchtung kommen.

Einige Beispiele für Pflanzen, bei denen dieses Phänomen auftritt, sind Erbsen (der Organismus, mit dem Gregor Mendel die Grundgesetze der Vererbung entwickelt, bei denen das Ereignis der Selbstbefruchtung für den Prozess entscheidend war) und einige Hülsenfrüchte.

Im Fall von Sojabohnenblüten können sich die Blüten beispielsweise öffnen, um eine Fremdbestäubung durch Insekten zu ermöglichen, oder sie können geschlossen bleiben und sich selbst bestäuben.

Bei Tieren

Nach Jarne et al. (2006) ohne Insekten weist etwa ein Drittel der Tierarten das Phänomen des Hermaphroditismus auf. Diese Tatsache hat die Entwicklung der Selbstbefruchtung bei zahlreichen Tierarten erleichtert.

Die Verteilung der Selbstbefruchtungsraten ist ähnlich wie bei Pflanzen, was darauf hindeutet, dass ähnliche Prozesse in beiden Linien zugunsten der Entwicklung der Selbstbefruchtung ablaufen.

Für Jarne et al. (2006) ist Hermaphroditismus in der Phyla größerer Tiere, vor allem Arthropoden, selten. Es ist ein häufiges Phänomen bei kleineren Phyla, einschließlich Seeschwämmen, Quallen, Plattwürmern, Mollusken, Seespritzern und Ringelblumen.

Diese Autoren fanden heraus, dass das Selbstbefruchtungsereignis in Taxa auftritt, in denen Gameten (sowohl männliche als auch weibliche) an einer einzigen Stelle oder Drüse produziert werden, wie dies bei Lungenschnecken der Fall ist.

Es kann auch in Situationen auftreten, in denen Gameten an verschiedenen Orten produziert werden oder wenn sie ins Wasser ausgestoßen werden, wie dies bei Meeresspezies der Fall ist.

Bei einigen Trematoden und Oligochaeten tritt Selfing nach einer notwendigen Kopulation bei demselben Individuum auf.

Vorteile der Selbstbefruchtung

Die Selbstbefruchtung bietet kurzfristig einige Vorteile. Erstens stammen sowohl die weiblichen als auch die männlichen Gameten von derselben elterlichen Person.

Somit profitieren Organismen zusätzlich zu 50% von der Übertragung ihrer Gene - verglichen mit nur dem typischen 50% igen Beitrag der sexuellen Reproduktion, da die restlichen 50% dem Beitrag des Sexualpartners entsprechen.

Selbstbefruchtung kann auch begünstigt werden, wenn die von der betreffenden Art bewohnte Region durch eine geringe Anzahl potenzieller Partner gekennzeichnet ist oder bei Pflanzen in Gebieten, in denen nur wenige Bestäuber verfügbar sind.

Darüber hinaus würde bei Pflanzenarten eine Selbstbefruchtung zu Energieeinsparungen führen, da die Blüten dieser Pflanzen klein sein können (sie müssen nicht mehr groß und sichtbar sein, um Bestäuber anzulocken) und nur eine begrenzte Menge Pollen enthalten.

Selbstbefruchtung sichert somit die Fortpflanzung und erhöht die Besiedlung des Gebiets. Die am meisten akzeptierte ökologische Hypothese zur Erklärung der Entwicklung der Selbstbefruchtung bezieht sich auf die Gewährleistung der Reproduktion.

Nachteile von Selfing

Der Hauptnachteil von Selfing wird als Inzuchtdepression angesehen. Dieses Phänomen impliziert die Verringerung der Fitness oder der biologischen Einstellung der konsanguinen Nachkommen im Verhältnis zu den gekreuzten Nachkommen.

Aus diesem Grund gibt es Arten, die, obwohl sie Zwitter sind, Mechanismen haben, um eine Selbstbefruchtung zu verhindern. Die Hauptmechanismen werden im nächsten Abschnitt behandelt.

Die aktuelle Sicht auf die Evolution der Selbstbefruchtung beinhaltet ökologische und evolutionäre Kräfte. Aus Fischers Sicht wird eine Wechselwirkung zwischen den offensichtlichen Vorteilen der Selbstbefruchtung und der Depression aufgrund von Blutsverwandtschaft angenommen.

Dieses Modell sagt die Bildung von Selbstbefruchtung oder reinen Kreuzen als Ergebnis einer störenden Selektion (wenn die Extreme eines Merkmals bevorzugt werden) voraus, was eine Erhöhung der Häufigkeit von Zwischenvarianten nicht begünstigt.

Auf diese Weise schlagen die Modelle die Entwicklung dieses Systems als das Zusammenspiel seiner Vor- und Nachteile vor.

Ökologische Modelle schlagen ihrerseits mittlere Selbstbefruchtungsraten vor.

Mechanismen, die eine Selbstbefruchtung in Pflanzen verhindern

Es ist allgemein bekannt, dass die sexuelle Fortpflanzung immense Vorteile bietet. Sex erhöht die genetische Vielfalt der Nachkommen, was sich in einer größeren Wahrscheinlichkeit niederschlägt, dass die Nachfolger größeren Herausforderungen gegenüberstehen können, wie z. B. Umweltveränderungen, unter anderem pathogene Organismen.

Im Gegensatz dazu tritt bei bestimmten Kulturpflanzen und -tieren eine Selbstbefruchtung auf. Es wird vorgeschlagen, dass dieser Prozess sicherstellt, dass sich das neue Individuum vollständig entwickelt, und auch eine praktikable Strategie ist - obwohl dies von der Art und den Umweltbedingungen abhängt.

Es wurde festgestellt, dass es bei verschiedenen Angiospermen Mechanismen gibt, die die Selbstbefruchtung in zwittrigen Organismen verhindern und auf verschiedene Weise erschweren, dass sich die Blume selbst befruchten kann.

Diese Barrieren erhöhen die genetische Vielfalt der Bevölkerung, da sie sicherstellen sollen, dass die weiblichen und männlichen Gameten von verschiedenen Eltern stammen.

Pflanzen, die Blüten mit funktionellen Staubblättern und Fruchtblättern präsentieren, vermeiden es, sich mit der Diskrepanz der Reifungszeit der Strukturen zu befassen. Eine andere Modalität ist eine strukturelle Anordnung, die die Übertragung von Pollen verhindert.

Der häufigste Mechanismus ist die Selbstinkompatibilität. In diesem Fall neigen die Pflanzen dazu, ihren eigenen Pollen abzulehnen.

Verweise

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