FRAGMENTÁCIA (BIOLÓGIA): U ZVIERAT, RASTLÍN A PRÍKLADOV - BIOLÓGIE - 2025

Fragmentácia je druh asexuálnu reprodukciu v spontánnej ruptúre organizme vyskytuje vo dvoch alebo viacerých fragmentov. Každý z týchto fragmentov má schopnosť regenerovať kompletného jednotlivca, čím sa zvyšuje počet klonov v populácii.

Aj keď sa tento typ rozmnožovania pozoroval v koloniálnych baktériách a v živočíšnych a rastlinných viacbunkových organizmoch, vo vedeckom svete je stále kontroverzným zameraním, pretože mnohí vedci tvrdia, že táto reprodukčná metóda má evolučný význam.

Fotografie modrej hviezdice (Linckia laevigata) (Zdroj: Frédéric Ducarme prostredníctvom Wikimedia Commons)

Niektorí autori sa domnievajú, že spôsoby fragmentácie v prírode zahŕňajú ako binárne štiepenie v baktériách, tak aj kolektívnu fragmentáciu a produkciu jednobunkových propagúl v mnohobunkových organizmoch.

Nech je pohľad na tento proces akýkoľvek, fragmentácia je typ asexuálnej reprodukcie, ktorá sa môže vyskytnúť „úmyselne“ alebo ktorá môže byť sprostredkovaná environmentálnymi stresormi, ako aj antropologická intervencia.

Tomuto typu rozmnožovania neprejde udalosť meiotického delenia, to znamená, že neznamená syngamickú alebo gametickú fúziu, ale výsledné fragmenty môžu stále regenerovať nového jedinca identického s tým, ktorý bol fragmentovaný.

Veľkosť a počet fragmentov, ktoré môže organizmus produkovať fragmentáciou, je veľmi premenlivá, rovnako ako veľkosť potomstva. Jeden rozdiel medzi fragmentáciou a inými druhmi asexuálnej reprodukcie je v tom, že nevyžaduje napríklad investíciu energie, napríklad štiepenie alebo pučanie.

Fragmentácia u zvierat

Fragmentácia bola opísaná ako reprodukčná stratégia pre mnoho bezstavovcov, medzi ktoré patria flatworms (flatworms), annelids (dážďovky), niektoré echinoderms (hviezdice) a cnidarians (koraly a sasanky).

Dážďovky sa tiež množia fragmentáciou (Zdroj: Fir0002, prostredníctvom Wikimedia Commons).

Rozdelenie jedného z týchto bezstavovcov na jeden alebo viac fragmentov sa zvyčajne končí regeneráciou „chýbajúcich častí“ v každom z nich. Tento obrázok zobrazuje hviezdicu, ktorá sa fragmentovala:

Fragmentácia vs. regenerácia

Hviezdice sa môžu fragmentovať, ale fragmentácia sa líši od regenerácie. Je bežné, že proces fragmentácie je zamieňaný s procesom regenerácie a jeho jasný príklad súvisí s hviezdicami, ktoré sú určitým druhom ostnokožcov.

Rovnako ako mnoho iných organizmov, hviezdice môžu regenerovať svoje zbrane v krátkom časovom období, keď ich stratia v dôsledku rôznych okolností (biotických alebo abiotických). Bohužiaľ, mnoho všeobecných textov opisuje tento proces ako udalosť fragmentácie, čo nemusí byť nevyhnutne pravda.

Keď sa fragmenty hviezdicia regenerujú, je možné, že regenerujú stratené časti, ale v skutočnosti stratené fragmenty uhynú skôr, ako znovu formujú telo zvieraťa.

Iba hviezdice patriace do rodu Lickia, ako napríklad modrá hviezdica Lickia laevigata, môžu regenerovať nových jedincov z častí, ktoré sú výsledkom náhodného fragmentačného procesu, či už prírodného pôvodu alebo nie.

V rastlinách

Rastliny sa môžu rozmnožovať aj vegetatívnym spôsobom fragmentáciou a možno predstavujú najdôležitejší príklad antropologicky asexuálnej reprodukcie alebo, čo je rovnaké, riadený ľudským zásahom.

Mnoho rastlinných organizmov sa môže množiť klonálne fragmentáciou niektorých svojich častí tela na „časti“, ktoré môžu viesť k vzniku nového jedinca geneticky identického s rodičom.

Jednou z vlastností rastlín, ktorá uprednostňuje tento proces, je schopnosť niektorých buniek „reštartovať“ svoj genóm, odlíšiť ich a rozdeliť, čím vzniknú nové bunkové línie, ktoré sa budú diferencovať na špecifické orgány a tkanivá nového klonu.

Medzi najbežnejšie príklady záhradníckych techník pre množenie rastlín, ktoré sa spoliehajú na asexuálnu reprodukčnú kapacitu fragmentáciou, patrí použitie „odrezkov“ alebo „odrezkov“, ako aj množenie prostredníctvom častí rezervných štruktúr, ako sú hľuzy a žiarovky.

V prírodnom prostredí sa mnoho papradí, stromov, kríkov a iných trvalých drevín rozmnožuje fragmentáciou odnoží, ktoré vyvinuli nové výhonky.

Ako dochádza k fragmentácii rastlín?

Keď sa rastlina rozmnožuje fragmentáciou, buď prírodnou alebo umelou (spôsobenou ľudskou bytosťou), v každom fragmente je rast a diferenciácia náhodných koreňov (ktoré sú na rôznych miestach, ako by mali byť).

Produkcia týchto koreňov umožňuje prichytenie novej rastliny vo formácii k substrátu, odkiaľ získava hydratáciu a minerálne živiny. Neskôr z „zakoreneného“ fragmentu vzniká nový výhonok s jeho apikálnym meristémom, jeho vetvami a listovými čepeľami (v závislosti od prípadu).

Konkrétne príklady druhov, ktoré sa rozmnožujú fragmentáciou

Koralové

Koralový druh Palythoa caribaeorum patriaci do kmeňa Cnidaria, do triedy Anthozoa a do radu Zoantharia je dobrým príkladom bezstavovcov, ktoré sa rozmnožujú fragmentáciou.

V štúdii vykonanej v dvoch pobrežných oblastiach Brazílie, Acosta et al. (2001), sa ukázalo, že reprodukcia fragmentáciou tohto druhu nezávisí od vnútorných signálov alebo stimulov, ale skôr od veľkého počtu exogénnych faktorov.

Autor podľa svojej povahy klasifikuje také faktory ako „biotické“ a „abiotické“. Biotiká sú látky, ktoré spôsobujú izoláciu fragmentov tkanív pri zraneniach, ktoré často súvisia s prípadmi čiastočnej úmrtnosti kolónií.

Namiesto toho exogénne abiotické faktory súvisia s fyzickou fragmentáciou, ktorá vedie k „rozdeleniu“ jednotlivca na jeden alebo viac fragmentov v dôsledku fyzických síl, ako sú búrky, prúdy, vlny alebo silné prílivy. Medzi tieto sily môžu patriť aj také, ktoré sú spôsobené ľudským zásahom, ako je ukotvenie, manipulácia s potápačmi atď.

Rastlina

Plectranthus scutellarioides, všeobecne známy ako „coleus“, je rastlina Magnoliophyta, ktorá patrí do čeľade Lamiaceae. Vyznačuje sa rôznymi farebnými variáciami a je veľmi žiadaným v záhradnom dizajne.

Táto rastlina sa bežne reprodukuje „odrezkami“ alebo „fragmentami“ jej stoniek alebo listov, z ktorých sa získavajú noví jedinci. Vzhľad náhodných koreňov a „opätovný rast“ týchto rastlín je pomerne rýchly a možno ich pozorovať v priebehu niekoľkých dní.

Referencie

1. Acosta, A., Sammarco, PW, & Duarte, LF (2001). Nepohlavná reprodukcia v zoanthide fragmentáciou: úloha exogénnych faktorov. Bulletin of Marine Science, 68 (3), 363-381.
2. Brusca, RC, a Brusca, GJ (2003). Bezstavovce (č. QL 362. B78 2003). Basingstoke.
3. Egger, B. (2008). Regenerácia: Odmena, ale potenciálne riskantná. Výskum vrodených chýb Časť C: Embryo dnes: Recenzie, 84 (4), 257-264.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, a Larson, A. (1997). Integrované princípy zoológie. 10. vydanie Boston: WCB.
5. Highsmith, RC (1982). Reprodukcia fragmentáciou koralov. Séria pokrokov v morskej ekológii. Oldendorf, 7 (2), 207-226.
6. Pichugin, Y., Peña, J., Rainey, PB, a Traulsen, A. (2017). Fragmentačné režimy a vývoj životných cyklov. Výpočtová biológia PLoS, 13 (11), e1005860.
7. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biológia (9. vydanie). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.