PARASEXUELLE FORTPFLANZUNG: MONERAS, PROTISTEN UND PILZE - BIOLOGIE - 2025

Die parasexuelle Reproduktion ist eine spezielle Art der Reproduktion, bei der genetisches Material übertragen wird, ohne dass ein Prozess der Reduktionsteilung (Meiose) oder eine Gametenintervention stattfindet. Die Parasexualität wurde 1956 vom italienischen Genetiker Guido Pontecorvo entdeckt.

Der parasexuelle Zyklus ist ein mitotischer Mechanismus, um die Produktion von Nachkommen mit neuen Genotypen durch Genomrekombination zu erreichen. Im Gegensatz zur sexuellen Fortpflanzung ist es ein Prozess, dem die Koordination fehlt und der keine meiotischen Zellteilungen beinhaltet.

Candida albicans parasexueller Zyklus. Entnommen und bearbeitet von: Anja Forche, Kevin Alby, Dana Schäfer, Alexander D. Johnson, Judith Berman, Richard J. Bennett.

Obwohl es ursprünglich bei Pilzen entdeckt wurde, wurde diese Art der Reproduktion später auch bei anderen Organismen wie Bakterien und Protisten beobachtet. Einige Autoren haben sogar die Existenz von Parasexualität in Blütenpflanzen vorgeschlagen.

In Pilzen

Die parasexuelle Fortpflanzung wurde ursprünglich beim Pilz Aspergillus nidulans entdeckt, obwohl seine Fähigkeit bereits bei einer großen Gruppe verschiedener Arten nachgewiesen wurde. Der Zyklus besteht aus drei Phasen: Diploidisierung, Bildung mitotischer Chiasmen und Haploidisierung.

Diploidisierung

Der Prozess der parasexuellen Reproduktion in Pilzen beginnt wie im Fall des Sexualzyklus mit der Bildung eines Heterokaryoten durch die Vereinigung zweier genetisch unterschiedlicher Mycelien und die Fusion ihrer zellulären Zytoplasmen (Plasmogamie). Der resultierende Heterokaryot hat Zellen mit zwei haploiden Kernen.

Gelegentlich können die haploiden Kerne verschmelzen (Karyogamie) und diploide Kerne bilden. Diese Kerne können sich durch Mitose teilen, wodurch neue diploide Kerne entstehen. Auf diese Weise wird der Heterokaryot Zellen mit haploiden Kernen und mit diploiden Kernen haben.

Mitotische Chiasmusbildung und Überkreuzung

Das Chiasma ist eine Brücke, die zwischen Schwesterchromatiden während der Rekombination im meiotischen Prozess hergestellt wird. Während der Mitose kann, obwohl viel seltener, auch die Bildung dieser Brücke zwischen Chromatiden auftreten.

Das seltene Auftreten des mitotischen Chiasmas ist darauf zurückzuführen, dass sich die Chromosomen bei dieser Art der Zellteilung im Allgemeinen nicht regelmäßig paaren. Es tritt jedoch im parasexuellen Zyklus auf, was zu einer genetischen Rekombination führt, die zu Variationen der Nachkommen führt.

Haploidisierung

Haploidisierung ist der Prozess, bei dem eine Zelle mit einer Chromosomenlast, die größer als die normale haploide Belastung der Spezies ist, den haploiden Zustand durch Eliminieren von Chromosomen wiederherstellt, ohne dass ein Meioseprozess auftritt.

Während der mitotischen Teilung der diploiden Kerne des parasexuellen Zyklus kann es zu einer Nicht-Disjunktion der Chromosomen kommen, wodurch einer der resultierenden Kerne ein zusätzliches Chromosom und der andere ein fehlendes Chromosom aufweist. Diese Kerne werden Aneuploide genannt.

Diese aneuploiden Kerne neigen dazu, instabil zu sein und Chromosomen während nachfolgender mitotischer Teilungen zu verlieren, bis die haploide Chromosomenlast erreicht ist.

In Monera

In den Klassifikationssystemen von Copeland (1938) und Whittaker (1969) ist Monera ein Königreich einzelliger Organismen, die durch das Fehlen eines Kerns gekennzeichnet sind. Es entspricht den heutigen Eubakterien und Archea sowie den alten Prokaryoten.

In diesen Organismen wurde die parasexuelle Reproduktion nach drei verschiedenen Mechanismen signalisiert: Konjugation, Transformation und Transduktion.

Bakterienkonjugation

Es ist ein Prozess des Transfers von genetischem Material zwischen zwei Bakterien (oder Archaeen), von denen eines als Spender des Materials und das andere als Empfänger fungiert. Diese Übertragung erfolgt durch direkten Kontakt zwischen beiden Zellen.

Die übertragene genetische Information, im Allgemeinen ein Plasmid oder ein Transposon, ermöglicht es der Spenderzelle, mit dem Empfänger ein bestimmtes Merkmal oder einen Vorteil zu teilen, das dem letzteren fehlt, wie beispielsweise die Resistenz gegen Antibiotika. Wenn beide Zellen diese Eigenschaft haben, findet die Konjugation nicht statt.

Transformation

Es ist die Modifikation des genetischen Materials einer prokaryotischen Zelle aufgrund des Einbaus von genetischem Material in ihr Genom, das nackt in der Umwelt gefunden wird und in ihre Zellmembran eindringt. Dieses genetische Material ist unter dem Namen exogene DNA bekannt.

Nicht alle Bakterien sind in der Lage, exogenes genetisches Material aufzunehmen. Diejenigen, die dies können, sollen sich in einem Wettbewerbszustand befinden, der sowohl natürlich als auch künstlich auftreten kann.

Transduktion

Es besteht aus der Übertragung von genetischem Material von einem Bakterium auf ein anderes aufgrund der Wirkung eines Bakteriophagen oder Phagenvirus. Bakteriophagen replizieren in Bakterienzellen und nutzen dabei die Replikations-, Transkriptions- und Translationsprozesse.

Während der Einkapselung des genetischen Materials des Phagen kann ein Teil des genetischen Materials des Bakteriums eingefangen werden, das später transportiert und auf andere Bakterien übertragen werden kann, nachdem der Phage von den Spenderbakterien freigesetzt wurde.

Bakterielle Transduktion. Entnommen und bearbeitet aus: Fach Mikrobiologie (Odontologie) an der Universität von Oviedo (Spanien).

In Protisten

Protisten sind eine polyphyletische Gruppe von Organismen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie sich nicht aus embryonalen Blättern oder Plättchen entwickeln. Die meisten dieser Organismen sind einzellig, sie können jedoch auch mehrzellig sein.

Kürzlich wurde entdeckt, dass sich einige Arten dieser Gruppe parasexuell vermehren können. Forscher haben gezeigt, dass in diesen Organismen, beispielsweise Amöben der Gattungen Cochliopodium und Variosea, Plasmogamie auftreten kann, während sie unter Laborbedingungen kultiviert werden.

Nach der Plasmogamie tritt eine Karyogamie auf, bei der das genetische Material aus jedem Kern gemischt wird und dann die Kernspaltung und die Plasmotomie durchgeführt werden, wodurch Tochterzellen mit genetischer Information freigesetzt werden, die sich aufgrund des Kreuzungsprozesses von der der Eltern unterscheidet.

Anwendungen

In Pilzen

Forscher haben die parasexuelle Reproduktion hauptsächlich verwendet, um neue Stämme von asexuellen Pilzen zu produzieren, die von kommerzieller Bedeutung sind. Zum Beispiel, um Hybride herzustellen, die in der Lage sind, bessere Ausbeuten bei der Herstellung von Antibiotika zu erzielen.

In Monera

Die bakterielle Konjugation wurde in der Gentechnik verwendet, um genetisches Material auf Organismen verschiedener Königreiche zu übertragen. In Labortests haben Forscher erfolgreich genetisches Material auf Hefen, Pflanzen, Mitochondrien und Säugetierzellen übertragen.

Dieses Werkzeug hat bestimmte Vorteile gegenüber anderen Mitteln zur Übertragung von genetischem Material, wie beispielsweise die Tatsache, dass es die Zellmembran der Empfängerzelle weniger schädigt, sowie die Fähigkeit, relativ große Mengen an genetischem Material zu übertragen.

In Protista

Die jüngste Entdeckung der Existenz dieser Art von Verfahren bei Protisten ist die mögliche Ursache dafür, dass noch keine Anwendung dafür entwickelt wurde.

Verweise

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