WAS IST PLASMOGAMIE? - BIOLOGIE - 2025

Die Plasmogamie ist ein Stadium der sexuellen Reproduktion, in dem die Fusion der Zytoplasmen von Gameten oder Geschlechtszellen ohne die Fusion ihrer Kerne erfolgt. Plasmogamie tritt häufig bei Pilzen auf und ist das erste Stadium ihrer sexuellen Reproduktion. Es kann auch in pflanzlichen und tierischen Zellen auftreten, die fusioniert und kultiviert wurden.

Gameten sind spezielle Zellen, die sich aufgrund ihrer Morphologie und der Fortpflanzungsfunktion, die sie erfüllen, von den anderen Zellen eines Organismus unterscheiden. In einigen Fällen tritt der Prozess der Plasmogamie nicht zwischen differenzierten Gameten auf, sondern zwischen undifferenzierten somatischen Zellen (Plasmogamie vom Somatogamietyp).

Figure 1. Verschiedene Entwicklungsstadien des weiblichen Gametangiums (Oogonio) von Saprolegnia sp. (Oomycota). A: unreifes Oogonium, B: sich entwickelndes Oogonium; C: reifes Oogonium, D: Eier. Quelle: Jon Houseman

Nach einer Phase intensiven Wachstums treten die Pilze in eine Fortpflanzungsphase ein und bilden und setzen eine große Anzahl von Sporen frei. Die Sporen sind im Allgemeinen einzellig und werden durch Fragmentierung des Myzels oder innerhalb spezialisierter Strukturen wie Sporangien, Sporophoren oder Gametangien erzeugt.

Die Sporen können bei der sexuellen Fortpflanzung ungeschlechtlich oder indirekt produziert werden. Die sexuelle Fortpflanzung in Pilzen sowie in anderen Organismen beinhaltet die Fusion von zwei Kernen, die die genetische Information jedes elterlichen Individuums enthalten. Kerne treffen sich physisch, wenn sich zwei Geschlechtszellen oder Gameten vereinigen.

Stadien der sexuellen Fortpflanzung von Pilzen

Sexuelle Fortpflanzung kann als ein Mechanismus definiert werden, der die genetische Belastung der Individuen einer biologischen Spezies ständig erneuert. Es ist eine wichtige Quelle genetischer Variabilität, die eine größere Anpassungsfähigkeit an neue Umweltbedingungen ermöglicht.

Der Prozess der sexuellen Vermehrung von Pilzen hat einzigartige und besondere Merkmale dieses Königreichs.

In anderen eukaryotischen Organismen (mit Kernen und membranumschlossenen Organellen) wie Pflanzen, Tieren und Protisten (sehr einfache Eukaryoten ohne differenziertes Gewebe) beinhaltet die Zellteilung die Auflösung und Rekonstruktion der Kernmembran.

Bei Pilzen bleibt die Kernmembran während des gesamten Prozesses intakt; Bei einigen Arten, die die Ausnahme bilden, bricht die Kernmembran nur teilweise.

Die sexuelle Vermehrung von Pilzen erfolgt in drei Stadien: Plasmogamie, Karyogamie und Meiose. Die Dauer jedes Ereignisses oder Stadiums der sexuellen Fortpflanzung variiert und die Intervalle zwischen diesen Ereignissen sind je nach Art des Organismus ebenfalls variabel.

Bei primitiven, weniger entwickelten Pilzen tritt die Karyogamie fast unmittelbar nach der Plasmogamie auf. Im Gegensatz dazu gibt es bei höher entwickelten Pilzen ein Intervall zwischen beiden Stadien.

Plasmogamie

Plasmogamie oder Zellfusion ist das erste Stadium der sexuellen Reproduktion bei Pilzen, bei dem zwei Gameten, die genetisch unterschiedliche haploide Zellen sind, fusionieren, was zu einer Zelle mit zwei haploiden Kernen führt. In der Plasmogamie vereinigen sich nur die Zytoplasmen der beiden haploiden Gameten der Eltern.

Haploide Zellen enthalten einen einzelnen Chromosomensatz und werden wie folgt dargestellt: n. Diploide Zellen haben zwei Chromosomensätze; werden symbolisiert als: 2n.

Karyogamie

In der nächsten Stufe, die als Karyogamie bezeichnet wird, erfolgt die Fusion oder Vereinigung der beiden haploiden Kerne der elterlichen Gameten, wodurch eine Zelle mit einem diploiden Kern entsteht.

Mit der Fusion der Kerne entsteht eine neue Zelle namens Zygote. Der Kern dieser Zygote enthält eine doppelte Anzahl von Chromosomen (dh es ist diploid oder 2n).

Meiose

Meiose ist das letzte Stadium der sexuellen Reproduktion, in dem die Anzahl der Chromosomen wieder um die Hälfte reduziert wird. Bei der Meiose produziert eine diploide Zelle (2n) vier haploide Zellen (n).

Bei der Meiose treten auch Chromosomenrekombinationsprozesse auf, die gewährleisten, dass sich die genetische Zusammensetzung (oder genetische Belastung) der neuen Zellen von der der Vorläufergameten des gesamten Prozesses unterscheidet.

Arten der Plasmogamie

Pilze wenden eine Vielzahl von Methoden an, um zwei haploide Kerne kompatibler Zellen zu verbinden, dh um Plasmogamie zu verursachen.

Plasmogamie tritt häufiger in Zellen auf, die sich in der Morphologie nicht unterscheiden, und wird in diesem Fall Isogamie genannt. Wenn die Zellen, die ihre Zytoplasmen fusionieren, unterschiedlich groß sind, wird Plasmogamie als Anisogamie bezeichnet.

Es gibt 5 Haupttypen der Plasmogamie: Gametenfusion, Gametangialkopulation, Gametangialfusion, Spermatisierung und Somatogamie. Diese Arten der Plasmogamie werden nachstehend beschrieben.

Gametenfusion

Einige Pilze produzieren spezialisierte Geschlechtszellen (Gameten), die aus den als Gametangia bezeichneten Geschlechtsorganen freigesetzt werden, wie wir bereits gesehen haben.

Die Fusion einzelliger Gameten erfolgt in dem Fall, dass beide oder mindestens einer von ihnen mobil sind. Die Beweglichkeit der Sporen hängt davon ab, dass sie Flagellen haben, die es ihnen ermöglichen, sich zum Schwimmen anzutreiben. In diesem Fall werden sie Zoosporen genannt. Im Allgemeinen sind die beiden Gameten, die verschmelzen, gleich groß und werden als isogamische Zoosporen bezeichnet.

Es kann gelegentlich vorkommen, dass ein Gamet größer als der andere ist (anisogamische Gameten). In der Gattung Monoblepharis der Phylla Chytridiomycota werden die beweglichen männlichen Gameten aus dem männlichen Gametangium oder Antheridium freigesetzt.

Später dringen die männlichen Gameten in ein weibliches Gametangium (Oogonium genannt) ein und befruchten die großen, unbeweglichen weiblichen Gameten (Oosphären genannt).

Gametangiale Kopulation

Bei anderen Pilzen kommen zwei Gametangien in Kontakt und der Kern geht vom männlichen zum weiblichen Gametangium über. In diesem Fall dienen die Gametangia als Gameten.

Diese Art der Plasmogamie tritt bei Organismen der Oomycota-Gruppe auf, bei denen kleine männliche Gametangien (Antheridien) Befruchtungsröhrchen produzieren, die wachsen, sich verzweigen und dann mit dem größeren weiblichen Gametangium (Oogonium) verschmelzen.

Befruchtungsröhrchen ermöglichen es den Kernen der männlichen Gameten, durch einen feinen Penetrationsstift zu gelangen und mit den weiblichen Gameten (Oosphären) zu verschmelzen.

Abbildung 2. Wasserschimmel der Oomycota-Gruppe, der auf toten Larven wächst. Diese Form zeigt eine Plasmogamie vom Gametangial-Kopulationstyp. Quelle: TheAlphaWolf

Fusion von Gametangia

Bei dieser Art der Plasmogamie verschmelzen die Gametangien und vereinen ihre Kerne. Zum Beispiel sind die Sporen der Pilze der Zigomycota-Gruppe morphologisch identisch, wachsen zusammen und bilden differenzierte Gametangien, die zu einer Zygote oder einem Ei verschmelzen. Diese Zygote verwandelt sich später in eine dickwandige Zygospore.

Abbildung 3. Reifes Zygosporangium eines Pilzes der Zigomycota-Gruppe. Quelle: Jon Houseman

Spermatisierung

Die Spermatisierung besteht aus der Fusion von mononukleären Zellen (mit einem einzelnen Kern), die nicht beweglich sind (ohne Flagellen), mit einem weiblichen Gametangium.

Somatogamie

Einige weiterentwickelte Pilze produzieren keine Gametangia. In diesen Fällen übernehmen die vegetativen somatischen Hyphen, die den Körper des Pilzes bilden, die sexuelle Funktion, kommen in Kontakt, verschmelzen und tauschen ihre Kerne miteinander aus.

Diese Art der Plasmogamie tritt bei der Fusion vegetativer, nicht sexueller Strukturen wie Hyphen und Hefezellen auf.

Vor- und Nachteile der sexuellen Fortpflanzung

Die Reproduktion des sexuellen Typs hat einige Nachteile gegenüber der Reproduktion des asexuellen Typs. Zu diesen Nachteilen gehören ein erhöhter Energieaufwand, um Gameten zu treffen, eine langsamere Fortpflanzung und weniger Nachkommen.

Andererseits hat die sexuelle Fortpflanzung den Vorteil, genetische Variationen zwischen Individuen zu erzeugen. Bei dieser Art der Reproduktion stammt die genetische Belastung der Nachkommen aus den Genen der beiden Elternteile und ist nicht mit der eines der beiden identisch.

Je größer die genetische Variabilität in einer Population ist, desto größer ist ihre Evolutionsgeschwindigkeit. Populationen mit hoher genetischer Variabilität haben unterschiedliche Reaktionsmechanismen auf Veränderungen in ihrer Umgebung, da diese Individuen mit überlegenen Anpassungsfähigkeiten hervorbringen können.

Verweise

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