SỰ TỰ THỤ TINH: Ở ĐỘNG VẬT, Ở THỰC VẬT VÀ VÍ DỤ - SINH HỌC - 2026

Tự thụ tinh là sự kết hợp của các giao tử đực và cái của cùng một cá thể. Nó xảy ra ở các sinh vật lưỡng tính - những sinh vật kết hợp các chức năng nam và nữ trong một cá thể duy nhất, tuần tự hoặc đồng thời.

Khi sự tạo ra các loại giao tử của cả hai loại trùng nhau về thời gian (ít nhất là về thời gian) thì các giao tử lưỡng tính là đồng thời. Phương thức này cung cấp khả năng tự thụ tinh.

Sự tự thụ tinh xảy ra ở một số loài thực vật
Nguồn: pixabay.com

Ở các sinh vật đa bào, đặc biệt là thực vật và động vật, lưỡng tính dường như là một hiện tượng phân bố rộng rãi.

Tự thụ tinh là một chiến lược tối ưu cho môi trường liên tục với ít bạn tình. Tuy nhiên, nó mang lại một số hậu quả tiêu cực, chẳng hạn như trầm cảm do an thần.

Trong hiện tượng này, tính biến dị di truyền của quần thể bị giảm đi, làm giảm khả năng thích nghi với sự thay đổi của môi trường, khả năng chống chọi với mầm bệnh hoặc động vật ăn cỏ. Những khía cạnh này dường như quan trọng đối với dòng dõi của thực vật và động vật.

Trong thực vật

Ở thực vật, thông thường cùng một cá thể là "cha và mẹ" của hạt của chúng. Mặc dù vai trò chính của hoa - rất có thể - là thúc đẩy quá trình thụ tinh chéo, nhưng quá trình tự thụ tinh có thể tồn tại ở các loài lưỡng tính.

Một số ví dụ về thực vật xảy ra hiện tượng này là đậu Hà Lan (sinh vật được Gregor Mendel sử dụng để phát triển các quy luật di truyền cơ bản, nơi mà sự kiện tự thụ tinh là rất quan trọng cho quá trình này) và một số cây họ đậu.

Ví dụ trong trường hợp hoa đậu tương, hoa có thể mở ra để côn trùng thụ phấn chéo, hoặc chúng có thể khép kín và tự thụ phấn.

Ở động vật

Theo Jarne và cộng sự. (2006), không bao gồm côn trùng, khoảng một phần ba số loài động vật có hiện tượng lưỡng tính. Thực tế này đã tạo điều kiện cho quá trình tự thụ tinh tiến hóa ở nhiều loài động vật.

Sự phân bố của các tỷ lệ tự thân tương tự như ở thực vật, cho thấy rằng các quá trình tương tự đã hoạt động ở cả hai dòng dõi có lợi cho sự tiến hóa của quá trình tự hóa.

Đối với Jarne và cộng sự. (2006), hiện tượng lưỡng tính hiếm gặp ở loài thực vật lớn hơn, chủ yếu là động vật chân đốt. Đó là một hiện tượng phổ biến ở các loài phyla nhỏ hơn, bao gồm bọt biển, sứa, giun dẹp, động vật thân mềm, mực biển, và loài hải quỳ.

Các tác giả này phát hiện ra rằng sự kiện tự thụ tinh xảy ra ở các đơn vị phân loại nơi các giao tử (cả đực và cái) được tạo ra ở một vị trí hoặc tuyến duy nhất, như xảy ra ở ốc phổi.

Nó cũng có thể xảy ra trong trường hợp các giao tử được tạo ra ở những nơi khác nhau, hoặc khi chúng bị trục xuất vào nước, như xảy ra ở các loài sinh vật biển.

Ở một số loài sán lá và oligochaetes, sự tự hóa xảy ra sau khi giao phối cần thiết ở cùng một cá thể.

Ưu điểm của tự thụ tinh

Có một số lợi thế của việc tự thụ tinh trong ngắn hạn. Đầu tiên, cả giao tử cái và giao tử đực đều đến từ cùng một cá thể bố mẹ.

Do đó, các sinh vật được hưởng lợi thêm 50% từ việc truyền gen của chúng - so với chỉ 50% đóng góp điển hình của sinh sản hữu tính, vì 50% còn lại tương ứng với đóng góp của bạn tình.

Việc tự thụ tinh cũng có thể được ưu tiên khi khu vực sinh sống của các loài được đề cập có đặc điểm là có số lượng bạn tình tiềm năng thấp hoặc trong trường hợp là cây trồng, ở những khu vực có rất ít các loài thụ phấn.

Ngoài ra, ở các loài thực vật, việc tự bón phân sẽ dẫn đến tiết kiệm năng lượng, vì hoa của những cây này có thể nhỏ (chúng không còn phải lớn và có thể nhìn thấy được để thu hút các loài thụ phấn) với một lượng phấn hoa hạn chế.

Như vậy, sự tự thụ tinh đảm bảo sự sinh sản và tăng khả năng sinh sản của khu vực. Giả thuyết sinh thái được chấp nhận nhiều nhất để giải thích sự tiến hóa của quá trình tự thụ tinh có liên quan đến đảm bảo sinh sản.

Nhược điểm của selfing

Bất lợi chính của việc tự cho mình là trầm cảm trong giao phối cận huyết. Hiện tượng này ngụ ý sự suy giảm thể chất hoặc thái độ sinh học của thế hệ con cháu trong mối quan hệ với thế hệ con cháu lai.

Vì lý do này, có những loài, mặc dù chúng là lưỡng tính, có cơ chế ngăn cản quá trình tự thụ tinh. Các cơ chế chính sẽ được đề cập trong phần tiếp theo.

Quan điểm hiện nay về sự tiến hóa của quá trình tự thụ tinh liên quan đến các lực lượng sinh thái và tiến hóa. Theo quan điểm của Fisher, có sự tương tác giữa những lợi thế rõ ràng của việc tự thụ tinh và chứng trầm cảm do an toàn được giả định.

Mô hình này dự đoán sự hình thành tự thụ tinh hoặc các phép lai thuần, là kết quả của quá trình chọn lọc gây rối loạn (khi các điểm cực đoan của một tính trạng được ưu tiên), điều này không làm tăng tần số của các biến thể trung gian.

Bằng cách này, các mô hình đề xuất sự phát triển của hệ thống này như là sự tương tác giữa lợi ích và nhược điểm của nó.

Về phần mình, các mô hình sinh thái đề xuất tỷ lệ tự thụ tinh trung gian.

Các cơ chế ngăn cản quá trình tự thụ tinh ở thực vật

Mọi người đều biết rằng sinh sản hữu tính mang lại những lợi ích to lớn. Giới tính làm tăng sự đa dạng di truyền của thế hệ con cháu, điều này dẫn đến khả năng cao hơn là những người kế vị có thể đối mặt với những thách thức lớn hơn, chẳng hạn như thay đổi môi trường, sinh vật gây bệnh, trong số những người khác.

Ngược lại, quá trình tự thụ tinh xảy ra ở một số cây trồng và vật nuôi nhất định. Người ta đề xuất rằng quá trình này đảm bảo rằng cá thể mới sẽ phát triển đầy đủ, và cũng là một chiến lược khả thi - mặc dù nó phụ thuộc vào loài và điều kiện môi trường.

Người ta phát hiện ra rằng ở các loài thực vật hạt kín khác nhau có những cơ chế ngăn cản quá trình tự thụ tinh ở các sinh vật lưỡng tính, làm phức tạp theo nhiều cách khác nhau để hoa có thể tự thụ tinh.

Những rào cản này làm tăng sự đa dạng di truyền của quần thể, vì chúng tìm cách đảm bảo rằng giao tử cái và giao tử đực đến từ các cặp bố mẹ khác nhau.

Các cây trình bày hoa với nhị hoa và lá noãn có chức năng tránh tự rụng với sự khác biệt về thời gian trưởng thành của các cấu trúc. Một phương thức khác là một sự sắp xếp cấu trúc ngăn cản sự chuyển giao phấn hoa.

Cơ chế phổ biến nhất là tự không tương thích. Trong trường hợp này, cây có xu hướng từ chối phấn hoa của chính chúng.

Người giới thiệu

1. Jarne, P., & Auld, JR (2006). Các loài động vật cũng trộn lẫn điều đó: sự phân bố tự thụ tinh giữa các loài động vật lưỡng tính. Evolution, 60 (9), 1816-1824.
2. Jiménez-Durán, K., & Cruz-García, F. (2011). Không tương thích giới tính, một cơ chế di truyền ngăn cản quá trình tự thụ tinh và góp phần vào sự đa dạng của thực vật. Tạp chí Fitotecnia Mexico, 34 (1), 1-9.
3. Lande, R., & Schemske, DW (1985). Diễn biến của quá trình tự thụ và suy giảm giao phối cận huyết ở thực vật. I. Mô hình di truyền. Tiến hóa, 39 (1), 24-40.
4. Schärer, L., Janicke, T., & Ramm, SA (2015). Xung đột tình dục ở những người lưỡng tính. Các quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 7 (1), a017673.
5. Slotte, T., Hazzouri, KM, Ågren, JA, Koenig, D., Maumus, F., Guo, YL,… & Wang, W. (2013). Bộ gen Capsella rubella và hậu quả bộ gen của quá trình tiến hóa hệ thống giao phối nhanh chóng. Di truyền học tự nhiên, 45 (7), 831.
6. Wright, SI, Kalisz, S., & Slotte, T. (2013). Hệ quả tiến hóa của quá trình tự thụ tinh ở thực vật. Kỷ yếu. Khoa học sinh học, 280 (1760), 20130133.