FRAGMENTACE (BIOLOGIE): U ZVÍŘAT, U ROSTLIN A PŘÍKLADŮ - BIOLOGIE - 2025

Fragmentace je druh nepohlavního rozmnožování v spontánní ruptuře organismu vyskytuje ve dvou nebo více fragmentů. Každý z těchto fragmentů má schopnost regenerovat úplného jedince, čímž se zvyšuje počet klonů v populaci.

Ačkoli byl tento typ reprodukce pozorován u koloniálních bakterií a u zvířecích a rostlinných mnohobuněčných organismů, zůstává ve světě vědy kontroverzní, protože mnozí vědci argumentují evoluční významností této reprodukční metody.

Fotografie modré hvězdice (Linckia laevigata) (Zdroj: Frédéric Ducarme přes Wikimedia Commons)

Někteří autoři se domnívají, že způsoby fragmentace v přírodě zahrnují jak binární štěpení bakterií, tak kolektivní fragmentaci a produkci jednobuněčných propagul v mnohobuněčných organismech.

Ať je pohled na tento proces jakýkoli, fragmentace je druh asexuální reprodukce, která může nastat „záměrně“ nebo která může být zprostředkována stresory prostředí, jakož i antropologickou intervencí.

Tomuto typu reprodukce nepředchází událost meiotického dělení, to znamená, že neznamená syngamii nebo gametickou fúzi, ale výsledné fragmenty mohou stále regenerovat nového jedince identického s tím, který byl fragmentován.

Velikost a počet fragmentů, které může organismus produkovat fragmentací, je velmi variabilní, stejně jako velikost potomstva. Jeden rozdíl mezi fragmentací a jinými typy asexuální reprodukce spočívá v tom, že nevyžaduje například investování energie, na rozdíl například od štěpení nebo pučení.

Fragmentace u zvířat

Fragmentace byla popsána jako reprodukční strategie pro mnoho bezobratlých živočichů, mezi nimiž jsou flatworms (flatworms), annelids (earthworms), některé echinoderms (hvězdice) a cnidarians (korály a sasanky).

Žížaly se také reprodukují fragmentací (Zdroj: Fir0002, přes Wikimedia Commons)

Rozdělení jednoho z těchto bezobratlých na jeden nebo více fragmentů obvykle končí regenerací „chybějících částí“ v každém z nich. Tento obrázek ukazuje hvězdice, která se roztříštila:

Fragmentace vs. Regenerace

Hvězdice se mohou fragmentovat, ale fragmentace se liší od regenerace. Je běžné zaměňovat fragmentační proces s regeneračním procesem a jeho jasný příklad se týká hvězdice, která je typem echinodermy.

Jako mnoho jiných organismů, hvězdice mohou regenerovat své zbraně v krátkém časovém období, když je ztratí kvůli různým okolnostem (biotickým nebo abiotickým). Bohužel mnoho obecných textů popisuje tento proces jako událost fragmentace, což nemusí být nutně pravda.

Je-li hvězdice fragmenty, je pravda, že dokáže regenerovat části, které ztratila, ale ve skutečnosti ztracené fragmenty umírají dříve, než znovu vytvoří tělo zvířete.

Pouze hvězdice patřící do rodu Lickia, jako je modrá hvězdice Lickia laevigata, mohou regenerovat nové jedince z částí, které jsou výsledkem náhodného fragmentačního procesu, ať už přírodního původu nebo ne.

V rostlinách

Rostliny se mohou také rozmnožovat vegetativně fragmentací a představují možná nejdůležitější příklad asexuální reprodukce asistované antropologicky nebo, co je stejné, řízené lidskou intervencí.

Mnoho rostlinných organismů se může klonálně rozmnožit tím, že roztřídí některé z jejich tělních oblastí do „částí“, které mohou vést ke vzniku nového jednotlivce geneticky identického s rodičem.

Jednou z vlastností rostlin, která upřednostňuje tento proces, je schopnost některých jejich buněk „restartovat“ svůj genom, rozlišit je a rozdělit se, čímž vzniknou nové buněčné linie, které se diferencují na specifické orgány a tkáně nového klonu.

Mezi nejčastější příklady zahradnických technik rozmnožování rostlin, které se spoléhají na asexuální reprodukční kapacitu fragmentací, patří použití „řízků“ nebo „řízků“, jakož i násobení částmi rezervních struktur, jako jsou hlízy a žárovky.

V přirozeném prostředí se mnoho kapradin, stromů, keřů a dalších trvalých dřevin rozmnožuje fragmentací oddenků, které vyvinuly nové výhonky.

Jak dochází k fragmentaci rostlin?

Když se rostlina rozmnožuje fragmentací, ať už přírodní nebo umělou (způsobenou lidskou bytostí), v každém fragmentu je růst a diferenciace náhodných kořenů (které jsou na různých místech, než kde by měly být).

Produkce těchto kořenů umožňuje připojení nové rostliny ve formaci k substrátu, odkud získává hydrataci a minerální živiny. Později, z „zakořeněného“ fragmentu, vzniká nový výhonek s jeho apikálním meristémem, jeho větvemi a listovými listy (podle případu).

Specifické příklady druhů, které se reprodukují fragmentací

Korál

Druh korálů Palythoa caribaeorum patřící do kmene Cnidaria, do třídy Anthozoa a do řádu Zoantharia je dobrým příkladem bezobratlých živočichů, kteří se rozmnožují fragmentací.

Ve studii provedené ve dvou pobřežních oblastech Brazílie ukázal Acosta et al. (2001), že reprodukce fragmentací u tohoto druhu nezávisí na vnitřních signálech nebo stimulu, ale spíše na velkém počtu exogenních faktorů.

Autor podle své povahy klasifikuje takové faktory jako „biotický“ a „abiotický“. Biotika je taková, která způsobuje izolaci fragmentů tkáně zraněním, která často souvisí s částečnou úmrtností kolonií.

Místo toho musí exogenní abiotické faktory souviset s fyzickou fragmentací, která má za následek „rozbití“ jedince na jeden nebo více fragmentů v důsledku fyzických sil, jako jsou bouře, proudy, vlny nebo silné přílivy. Tyto síly mohou také zahrnovat některé způsobené lidským zásahem, jako je ukotvení, manipulace potápěči atd.

Rostlina

Plectranthus scutellarioides, populárně známý jako "coleus", je rostlina Magnoliophyta patřící do rodiny Lamiaceae. Vyznačuje se různými barevnými variantami a je velmi žádaným v zahradním designu.

Tato rostlina je běžně rozmnožována „řízky“ nebo „fragmenty“ jejích stonků nebo listů, ze kterých se získávají noví jednotlivci. Vzhled náhodných kořenů a „opětovný růst“ těchto rostlin je relativně rychlý a lze je pozorovat během několika dní.

Reference

1. Acosta, A., Sammarco, PW, & Duarte, LF (2001). Asexuální reprodukce v zoanthidu fragmentací: role exogenních faktorů. Bulletin of Marine Science, 68 (3), 363-381.
2. Brusca, RC, a Brusca, GJ (2003). Bezobratlí (č. QL 362. B78 2003). Basingstoke.
3. Egger, B. (2008). Regenerace: Odměna, ale potenciálně riskantní. Výzkum vrozených vad, část C: Embryo dnes: recenze, 84 (4), 257-264.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, a Larson, A. (1997). Integrované základy zoologie. 10. edn. Boston: WCB.
5. Highsmith, RC (1982). Reprodukce fragmentací korálů. Série pokroku mořské ekologie. Oldendorf, 7 (2), 207-226.
6. Pichugin, Y., Peña, J., Rainey, PB, a Traulsen, A. (2017). Fragmentační režimy a vývoj životních cyklů. Výpočetní biologie PLoS, 13 (11), e1005860.
7. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biologie (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.