Diözese - Dioecy

Nicht zu verwechseln mit Dioicy .

Die Diözese ( griechisch : διοικία „zwei Haushalte“; Adjektivform: zweihäusig ) ist ein Merkmal einer Art, was bedeutet, dass sie unterschiedliche Einzelorganismen hat, die entweder direkt (bei Tieren) oder indirekt (bei Samenpflanzen ) männliche oder weibliche Gameten produzieren . Die zweihäusige Fortpflanzung ist die biparentale Fortpflanzung. Die Diözese hat Kosten, da nur etwa die Hälfte der Bevölkerung direkt Nachkommen produziert. Es ist eine Methode, um Selbstbefruchtung auszuschließen und Allogamie (Auskreuzung) zu fördern , und neigt daher dazu, die Expression von rezessiven schädlichen Mutationen, die in einer Population vorhanden sind, zu reduzieren. Pflanzen haben mehrere andere Methoden, um die Selbstbefruchtung zu verhindern, einschließlich zum Beispiel Dichogamie , Herkogamie und Selbstinkompatibilität .

Diözie ist ein dimorphes Sexualsystem , neben Gynodiözie und Androdiözie .

In der Zoologie

Physalia physalis , portugiesischer Kriegsmann , ist ein zweihäusiges koloniales Meerestier; die reproduktiven Medusen innerhalb der Kolonie sind alle vom gleichen Geschlecht.
Weitere Informationen: Gonochorismus

In der Zoologie können zweihäusige Arten hermaphroditischen Arten gegenüberstehen, was bedeutet, dass ein Individuum entweder männlich oder weiblich ist, wobei in diesem Fall häufiger das Synonym Gonochorie verwendet wird. Die meisten Tierarten sind zweihäusig (gonochorisch). Diözese kann auch Kolonien innerhalb einer Art beschreiben, wie die Kolonien von Siphonophorae (portugiesisches Kriegsschiff), die entweder zweihäusig oder einhäusig sein können.

In der Botanik

Landpflanzen ( Embryophyten ) unterscheiden sich von Tieren dadurch, dass ihr Lebenszyklus einen Generationswechsel beinhaltet . Bei Tieren produziert ein Individuum typischerweise haploide Gameten einer Art, entweder Spermien oder Eizellen . Ein Spermium und eine Eizelle verschmelzen zu einer Zygote , die sich zu einem neuen Individuum entwickelt. Bei Landpflanzen hingegen besteht eine Generation – die Sporophytengeneration – aus Individuen, die eher haploide Sporen als haploide Gameten produzieren . Sporen verschmelzen nicht, sondern keimen, indem sie sich wiederholt durch Mitose teilen , um haploide vielzellige Individuen hervorzubringen, die Gameten produzieren – die Gametophytengeneration . Ein männlicher Gamet und ein weiblicher Gamet verschmelzen dann zu einem neuen diploiden Sporophyten.

Bei Moosen ( Moose , Lebermoose und Hornmoose ) sind die Gametophyten völlig eigenständige Pflanzen und produzieren nur Sporen einer Art (Isosporen). Samenpflanzen ( Spermatophyten ) sind heterospor und produzieren Sporen von zwei unterschiedlichen Größen (Heterosporen). Samenpflanzen-Gametophyten sind vom Sporophyten abhängig und entwickeln sich innerhalb der Sporen, ein Zustand, der als Endosporie bekannt ist . In blühenden Pflanzen entwickeln sich die männlichen Gametophyten innerhalb Pollenkörner , die durch die sporophyte des erzeugten Staubgefässen und die weiblichen Gametophyten entwickeln innerhalb Ovula von der sporophyte des erzeugten Karpelle .

Generationswechsel bei Pflanzen: Die Sporophytengeneration produziert Sporen, aus denen die Gametophytengeneration hervorgeht, die Gameten produziert, die zu einer neuen Sporophytengeneration verschmelzen.

Die Sporophytengeneration einer Samenpflanze wird als „ monözisch “ bezeichnet, wenn jede Sporophytenpflanze beide Arten von sporenbildenden Organen besitzt, also letztendlich sowohl männliche als auch weibliche Gametophyten und damit sowohl männliche als auch weibliche Gameten produziert. Zum Beispiel hat eine einzelne blühende Pflanze einer einhäusigen Art sowohl funktionelle Staubblätter als auch Fruchtblätter, entweder in getrennten Blüten oder in derselben Blüte.

Die Sporophytengeneration von Samenpflanzen wird als " diözisch " bezeichnet, wenn jede Sporophytenpflanze nur eine Art von sporenbildenden Organen besitzt, deren Sporen alle entweder männliche Gametophyten, die nur männliche Gameten (Spermien) produzieren, oder weibliche Gametophyten hervorbringen. die nur weibliche Gameten (Eizellen) produzieren. Zum Beispiel hat ein einzelner blühender Pflanzensporophyt einer vollständig zweihäusigen Art entweder Blüten mit funktionellen Staubblättern, die Pollen produzieren, die männliche Gameten enthalten (staminate oder „männliche“ Blüten), oder Blüten mit funktionellen Fruchtblättern, die weibliche Gameten (carpellate oder „weibliche“ Blüten) produzieren. aber nicht beide. ( Weitere Details, einschließlich komplexerer Fälle, finden Sie unter Pflanzenreproduktionsmorphologie .)

In zweihäusigen Stechpalmen haben einige Pflanzen nur männliche Blüten, die Pollen produzieren.
Andere Stechpalmenpflanzen haben nur weibliche Blüten, die Samenanlagen produzieren.

Für die Gametophytengeneration können leicht unterschiedliche Begriffe, zweihäusig und einhäusig , verwendet werden , obwohl auch zweihäusig und einhäusig verwendet werden. Ein zweihäusiger Gametophyt produziert entweder nur männliche Gameten (Spermien) oder produziert nur weibliche Gameten (Eizellen). Etwa 60 % der Lebermoose sind zweihäusig.

Diözese tritt in einer Vielzahl von Pflanzengruppen auf. Beispiele für zweihäusige Pflanzenarten sind Ginkgos , Weiden , Cannabis und afrikanisches Teakholz . Wie der spezifische Name schon sagt, ist die mehrjährige Brennnessel Urtica dioica zweihäusig, während die einhäusige Brennnessel Urtica urens einhäusig ist. Die zweihäusige Flora ist in tropischen Umgebungen vorherrschend .

Etwa 65% der Gymnospermenarten sind zweihäusig, aber fast alle Nadelbäume sind einhäusig. Bei Gymnospermen korrelieren die Sexualsysteme Diözie und Monözie stark mit der Art der Pollenverbreitung, monözische Arten sind überwiegend windverstreut ( Anemophilie ) und zweihäusige Arten tierverstreut ( Zoophilie ).

Etwa 6 Prozent der blühende Pflanze Arten sind völlig dioecious und etwa 7% der Angiospermen Gattungen einige dioecious Arten enthalten. Diözese tritt häufiger bei Gehölzen und heterotrophen Arten auf. Ob männliche oder weibliche Gametophyten produziert werden, ist bei den meisten zweihäusigen Pflanzen genetisch bestimmt, in einigen Fällen kann es aber auch durch die Umwelt bestimmt werden, wie bei Arisaema- Arten.

Bestimmte Algen sind zweihäusig. Die Diözese ist bei den Braunalgen ( Phaeophyceae ) weit verbreitet und könnte der Stammzustand in dieser Gruppe gewesen sein.

Entwicklung der Diözese

Zur Evolution bei Tieren siehe Gonochorismus § Evolution .

Bei Pflanzen entwickeln sich zweihäusige Arten im Allgemeinen entweder aus hermaphroditischen Arten oder aus einhäusigen Arten mit einer bisher ungeprüften Hypothese, die besagt, dass dies der Inzucht entgehen soll. Es wurde jedoch gezeigt, dass die Diözese mit einer erhöhten genetischen Vielfalt und einem größeren Schutz vor schädlichen Mutationen verbunden ist. Unabhängig vom evolutionären Weg müssen die Zwischenstadien Fitnessvorteile gegenüber homostilisierten kosexuellen Blüten aufweisen, um zu überleben.

Diözese entwickelt sich aufgrund von männlicher oder weiblicher Sterilität, obwohl es unwahrscheinlich ist, dass Mutationen für männliche und weibliche Sterilität gleichzeitig auftraten. Bei Angiospermen entwickeln sich eingeschlechtige Blüten aus bisexuellen. Diözese kommt in fast der Hälfte der Pflanzenfamilien vor, aber nur in einer Minderheit von Gattungen, was auf eine neuere Evolution schließen lässt. In der Familie Caricaceae ist die Diözese wahrscheinlich das angestammte Sexualsystem.

Von Monoecy

Zweihäusige Blütenpflanzen können sich aus einhäusigen Vorfahren entwickeln, deren Blüten sowohl funktionelle Staubblätter als auch funktionelle Fruchtblätter enthalten. Einige Autoren argumentieren, dass Monoetie und Diözie verwandt sind.

In der Gattung Sagittaria wurde postuliert, dass sich die Diözese von Monoecy zu Gynodiecy hauptsächlich aus Mutationen entwickelt hat, die zu männlicher Sterilität führten , da es eine Verteilung der Sexualsysteme gibt . Da jedoch der Zustand der Vorfahren unklar ist, sind weitere Arbeiten erforderlich, um die Entwicklung der Diözie über die Monoözie zu klären.

Vom Hermaphroditismus

Die Diözie entwickelt sich normalerweise aus dem Hermaphroditismus durch die Gynodiözie , kann sich aber auch durch die Androdiözie , durch Distylie oder durch Heterostylie entwickeln . Bei den Asteraceae kann sich die Diözese unabhängig vom Hermaphroditismus mindestens 5- oder 9-mal entwickelt haben. Der umgekehrte Übergang von der Diözese zurück zum Hermaphroditismus wurde sowohl bei Asteraceae als auch bei Moosen beobachtet, mit einer Häufigkeit, die etwa halb so groß ist wie beim Vorwärtsübergang.

Da es in Silene keine Monoezie gibt, wird vermutet, dass sich die Diözie durch die Gynodiözie entwickelt hat.

In der Mykologie

Es wurden nur sehr wenige zweihäusige Pilze entdeckt.

Monoecy und Dioecy in Pilzen beziehen sich auf die Spender- und Empfängerrolle bei der Paarung, bei der ein Kern von einer haploiden Hyphe auf eine andere übertragen wird und die beiden dann in derselben Zelle vorhandenen Kerne durch Karyogamie zu einer Zygote verschmelzen . Die Definition vermeidet die Bezugnahme auf männliche und weibliche Fortpflanzungsstrukturen, die bei Pilzen selten sind. Ein Individuum einer zweihäusigen Pilzart benötigt nicht nur einen Partner für die Paarung, sondern übernimmt nur eine der Rollen beim Kerntransfer, entweder als Spender oder als Empfänger. Eine einhäusige Pilzart kann beide Rollen erfüllen, ist aber möglicherweise nicht selbstkompatibel.

Adaptiver Nutzen

Die Diözese hat gegenüber dem Hermaphroditismus den demografischen Nachteil, dass nur etwa die Hälfte der reproduktiven Erwachsenen Nachkommen zeugen können. Zweihäusige Arten müssen daher Fitnessvorteile haben, um diese Kosten durch erhöhtes Überleben, Wachstum oder Reproduktion zu kompensieren. Diözese schließt Selbstbefruchtung aus und fördert Allogamie (Auskreuzung) und neigt daher dazu, die Expression rezessiver schädlicher Mutationen, die in einer Population vorhanden sind, zu reduzieren. Bei Bäumen erfolgt die Kompensation hauptsächlich durch eine gesteigerte Samenproduktion der Weibchen. Dies wiederum wird durch einen geringeren Beitrag der Reproduktion zum Bevölkerungswachstum erleichtert, was zu keinen nachweisbaren Nettokosten führt, wenn Männer in der Population im Vergleich zu Hermaphroditen leben. Diözese kann auch die Diversifizierung der Abstammungslinie bei Angiospermen beschleunigen oder verzögern . Diözische Abstammungslinien sind in bestimmten Gattungen stärker diversifiziert, in anderen jedoch weniger. Eine Analyse ergab, dass die Diözese die Diversifizierung weder konsequent bremst noch stark antreibt.

Siehe auch

Verweise

Literaturverzeichnis