Neįtikėtinas apvaisinimo vystymasis sėkliniuose augaluose – atrask paslaptis dabar!

Apvaisinimas - tai augalų ir gyvūnų lytinių ląstelių (gametų) susiliejimas. Susidaro nauja ląstelė (zigota), iš kurios vystosi naujas organizmas (gemalas). Apvaisinimo metu susilieja vyriškoji (spermatozoidas) ir moteriškoji (kiaušinėlis) lytinės ląstelės, susijungia jų branduoliai ir atsiranda nauja ląstelė (zigota). Joje vyksta segmentacija, pradeda vystytis naujas organizmas.

Apdulkinimas yra augalų lytinio dauginimosi dalis. Jis apibūdina, kaip žiedadulkės patenka į moteriškąsias augalo dalis. Žiedadulkių grūdeliai, kuriuose yra vyriškosios lytinės ląstelės, turi patekti ten, kur yra moteriškosios lytinės ląstelės. Tai, kas vyksta, iš esmės yra tas pats, kaip ir gyvūnų lytinis dauginimasis. Kiekvienas žiedadulkės grūdelis yra haploidinis: jame yra pusė DNR (genetinės informacijos), reikalinga naujam augalui sukurti. Apvaisinimo metu ji susijungia su DNR, esančia moteriškosios lytinės dalies kiaušinyje, ir susidaro zigota. Sėkliniuose augaluose prasideda sėkla.

Žiedadulkių pernešimas

Žiedadulkių pernešimas gali vykti įvairiais būdais. Skiriami pagrindiniai tipai:

Vėjo pernešimas (anemofilija) - žiedadulkės lengvos, sausos ir gausios; augalai, kurie priklauso šiam tipui (pvz., žolės, medžiai), dažnai turi mažas ar nepastebimas gėles.
Vabzdžių ir kitų bestuburių pernešimas (entomofilija) - gėlės būna ryškios, kvapnios, dažnai su nektaru; vabzdžiai, ypač bitės, perneša žiedadulkes nuo vienos gėlės prie kitos.
Paukščių pernešimas (ornitofilija) - gėlės pritaikytos paukščiams (pvz., lieknos, ilgais vamzdeliais), dažnai raudonos ar ryškios, su daug nektaro.
Vandens pernešimas (hidrofilija) - žiedadulkės plūduriuoja vandenyje; būdinga kai kuriems vandens augalams.
Saviadulkinimas (autogamija) - žiedadulkės patenka į tos pačios gėlės arba to paties augalo moteriškąsias dalis; tai užtikrina apvaisinimą, kai trūksta vektorių.
Kryžmadulkinimas (alelogamija) - žiedadulkės iš vieno augalo pernešamos kitam tos pačios rūšies augalui; tai skatina genetinę įvairovę.

90 % žydinčių augalų apdulkina gyvūnai ir tik 10 % augalų apdulkina abiotiniai (negyvi) apdulkintojai. Iš šių abiotinių apdulkinimo būdų 98 % augalų apdulkina vėjas ir tik 2 % - vanduo.

Žiedadulkių sandara ir apvaisinimo eiga

Žiedadulkės yra vyriškas gametofitas. Kiekvienas žiedadulkės grūdelis turi sienelę, kurioje būna saugomos vyriškos ląstelės ir maisto medžiagos. Kai žiedadulkė nusėda ant tinkamo stigma (moteriškosios dalies paviršiaus), iš jos išauga žiedadulkės vamzdelis, per kurį vienas ar keli vyriškieji gametos sėkmingai pasiekia kiaušinėlį.

Ypač žiediniuose augaluose (angiospermuose) vyksta vadinamasis dvigubas apvaisinimas: vienas spermatozoidas apvaisina kiaušinėlį ir sudaro zigotą, o kitas susijungia su centrinės ląstelės branduoliais ir suformuoja endospermą (maistinę audinį, kuris maitins besivystančią sėklą). Gimnospermuose (pvz., spygliuočiuose) dvigubo apvaisinimo nėra - spermatozoidas apvaisina kiaušinėlį ir susidaro sėkla, bet maitinimo audinys vystosi kitaip.

Po apdulkinimo įvyksta apvaisinimas. Augaluose tai yra dvigubas apvaisinimas, kai dvi spermatozoidų ląstelės apvaisina augalo kiaušinėlio ląsteles. Vienas iš jų yra normalus apvaisinimas, kurio metu susidaro embrionas. Kitas apvaisinimas yra unikalus, kurio metu susidaro sėklos endospermas. Procesas prasideda, kai žiedadulkės grūdas prilimpa prie piestelės (moteriškos lytinės struktūros) stigmos. Tada jis sudygsta ir išaugina ilgą žiedadulkės vamzdelį. Kol šis žiedadulkės vamzdelis auga, haploidinė ląstelė keliauja už vamzdelio branduolio. Ši ląstelė dalijasi mitozės būdu į dvi haploidines spermatozoidines ląsteles. Augdamas žiedadulkės vamzdelis išsirikiuoja iš stigmos, nusileidžia stiliumi žemyn ir patenka į kiaušintakį. Čia žiedadulkės vamzdelis pasiekia kiaušialąstę ir išleidžia savo turinį (įskaitant spermatozoidus). Vienas spermatozoidas apvaisina kiaušialąstę ir sukuria diploidinę (2n) zigotą. Antrasis spermatozoidas susijungia su dviem ląstelės branduoliais ir susidaro triploidinė (3n) ląstelė. Zigotai virstant embrionu, triploidinė ląstelė virsta endospermu, kuris yra embriono maisto šaltinis. Kiaušidė dabar išsivystys į vaisių, o kiaušialąstė - į sėklą.

Augalų adaptacijos ir partnerystė su bestuburiais

Daugelis augalų ir jų bestuburių apdulkinimo vektorių yra sudėtingai koevoliucionavę. Gėlės pritaikytos tam, kad pritrauktų tam tikrus apdulkinimo agentus: forma, spalva, kvapas, nektaro vieta ir laikas (pvz., naktinės gėlės pritraukia naktinius vabzdžius), žiedadulkių struktūra ir lašėjimo takai - visa tai veikia kartu.

Ekologinė ir ūkinė reikšmė

Apdulkinimas yra esminis ekosistemų funkcionavimui: be efektyvaus apdulkinimo dauguma augalų negalėtų daugintis, sumažėtų vaisių ir sėklų gamyba, o tai paveiktų maisto grandines. Žemės ūkyje daugelis kultūrinių augalų (vaismedžių, daržovių, uogų) priklauso nuo apdulkinimo - apdulkinimo sumažėjimas gali reikšmingai mažinti derlių. Tuo pačiu žiedadulkės gali sukelti alergines reakcijas (rinitą, aukštą temperatūrą), todėl sezoniniai žiedadulkių kiekio svyravimai svarbūs visuomenės sveikatai.