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Sporenreproduktion in Pflanzen und anderen Organismen

Sporen sind Fortpflanzungszellen in Pflanzen. Algen und andere Protisten. und Pilze. Sie sind typischerweise einzellig und können sich zu einem neuen Organismus entwickeln. Im Gegensatz zu Gameten bei der sexuellen Fortpflanzung müssen Sporen nicht fusionieren, damit die Fortpflanzung stattfinden kann. Organismen verwenden Sporen als Mittel zur asexuellen Fortpflanzung. Sporen werden auch in Bakterien gebildet. jedoch sind Bakteriensporen typischerweise nicht an der Fortpflanzung beteiligt. Diese Sporen ruhen und dienen als Schutz, indem sie Bakterien vor extremen Umweltbedingungen schützen.

 

Bakteriensporen

Dies ist eine farbige rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (REM) von Sporenketten der Bodenbakterien Streptomyces. Die Bakterien wachsen üblicherweise im Boden als verzweigte Netzwerke von Filamenten und Sporenketten (wie hier zu sehen). Bildnachweis: MICROFIELD SCIENTIFIC LTD / Wissenschaftliche Fotobibliothek / Getty Images

Einige Bakterien bilden Sporen, sogenannte Endosporen , um extreme Bedingungen in der Umwelt zu bekämpfen, die ihr Überleben bedrohen. Diese Bedingungen umfassen hohe Temperaturen, Trockenheit, das Vorhandensein toxischer Enzyme oder Chemikalien und Mangel an Nahrungsmitteln. Sporenbildende Bakterien entwickeln eine dicke Zellwand. die wasserdicht ist und die bakterielle DNA vor Austrocknung und Beschädigung schützt . Endosporen können lange Zeit überleben, bis sich die Bedingungen ändern und für die Keimung geeignet sind. Beispiele für Bakterien, die Endosporen bilden können, umfassen Clostridium und Bacillus .

 

Algensporen

Chlamydomanas reinhardtii ist eine Art von Grünalgen, die sich ungeschlechtlich vermehrt, indem sie Zoosporen und Aplanosporen produzieren. Diese Algen sind auch zur sexuellen Fortpflanzung fähig. Dartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College (gemeinfreies Bild)

Algen produzieren Sporen als Mittel zur asexuellen Fortpflanzung. Diese Sporen können nicht beweglich (Aplanosporen) oder beweglich (Zoosporen) sein und sich unter Verwendung von Flagellen von einem Ort zum anderen bewegen . Einige Algen können sich entweder ungeschlechtlich oder sexuell vermehren. Bei günstigen Bedingungen teilen sich die reifen Algen und produzieren Sporen, die sich zu neuen Individuen entwickeln. Die Sporen sind haploide und werden durch Mitose produziert. In Zeiten, in denen die Entwicklungsbedingungen ungünstig sind, werden die Algen sexuell reproduziert, um Gameten zu produzieren . Diese Geschlechtszellen verschmelzen zu einer diploiden Zygospore . Die Zygospore bleibt inaktiv, bis die Bedingungen wieder günstig werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zygospore einer Meiose unterzogen , um haploide Sporen zu produzieren.

Einige Algen haben einen Lebenszyklus, der zwischen verschiedenen Perioden asexueller und sexueller Fortpflanzung wechselt. Diese Art von Lebenszyklus wird als Generationswechsel bezeichnet und besteht aus einer haploiden Phase und einer diploiden Phase. In der haploiden Phase produziert eine als Gametophyt bezeichnete Struktur männliche und weibliche Gameten. Die Fusion dieser Gameten bildet eine Zygote. In der diploiden Phase entwickelt sich die Zygote zu einer diploiden Struktur, die als Sporophyt bezeichnet wird . Der Sporophyt produziert über Meiose haploide Sporen.

 

Pilzsporen

Dies ist eine farbige rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (REM) von Puffball-Pilzsporen. Dies sind die Fortpflanzungszellen des Pilzes.
Bildnachweis: Steve Gschmeissner / Science Photo Library / Getty Images

Die meisten von Pilzen erzeugten Sporen dienen zwei Hauptzwecken: Fortpflanzung durch Ausbreitung und Überleben durch Ruhe. Pilzsporen können einzellig oder mehrzellig sein. Sie kommen in einer Vielzahl von Farben, Formen und Größen je nach Art. Pilzsporen können asexuell oder sexuell sein. Asexuelle Sporen wie Sporangiosporen werden in Strukturen produziert und gehalten, die als Sporangien bezeichnet werden . Andere asexuelle Sporen wie Konidien werden auf filamentösen Strukturen produziert, die Hyphen genannt werden . Sexuelle Sporen umfassen Ascosporen, Basidiosporen und Zygosporen.

Die meisten Pilze sind auf den Wind angewiesen, um Sporen in Bereiche zu verteilen, in denen sie erfolgreich keimen können. Die Sporen können aktiv aus Fortpflanzungsstrukturen (Ballistosporen) ausgestoßen oder freigesetzt werden, ohne aktiv ausgestoßen zu werden (Statismosporen). In der Luft werden die Sporen vom Wind zu anderen Orten getragen. Generationswechsel sind bei Pilzen häufig. Manchmal sind die Umgebungsbedingungen so, dass Pilzsporen inaktiv werden müssen. Die Keimung nach Ruhephasen bei einigen Pilzen kann durch Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt und Anzahl anderer Sporen in einem Gebiet ausgelöst werden. Durch die Ruhephase können Pilze unter stressigen Bedingungen überleben.

 

Pflanzensporen

Dieses Farnblatt hat Sori- oder Fruchtpunkte, die Sporangienbüschel enthalten. Sporangien produzieren Pflanzensporen. Bildnachweis: Matt Meadows / Photolibrary / Getty Images

Wie Algen und Pilze weisen auch Pflanzen einen Generationswechsel auf. Pflanzen ohne Samen wie Farne und Moose entwickeln sich aus Sporen. Sporen werden in Sporangien produziert und in die Umwelt freigesetzt. Die primäre Phase des Pflanzenlebenszyklus für nicht-vaskuläre Pflanzen wie Moose ist die Gametophytenbildung (sexuelle Phase). Die Gametophytenphase besteht aus grüner Moosvegetation, während die Sporophtye-Phase (nichtsexuelle Phase) aus länglichen Stielen mit Sporen besteht, die in Sporangien eingeschlossen sind, die sich an der Spitze der Stiele befinden.

In Gefäßpflanzen  , die keine Samen produzieren, wie Farne , sind die Sporophtye- und Gametophyten-Generationen unabhängig. Der Farn Blatt oder Wedel stellt die diploiden Sporophyten reifen, während die Sporangien auf der Unterseite der Wedeln Sporen produzieren, die in den haploiden Gametophyten entwickeln.

Bei blühenden Pflanzen (Angiospermen) und nicht blühenden samenhaltigen Pflanzen hängt die Gametophytenerzeugung vollständig von der dominanten Sporophtye-Erzeugung ab, um zu überleben. Bei Angiospermen produziert die Blume sowohl männliche Mikrosporen als auch weibliche Megasporen. Die männlichen Mikrosporen sind im Pollen enthalten und die weiblichen Megasporen werden im Eierstock der Blüte produziert. Bei der Bestäubung vereinigen sich die Mikrosporen und Megasporen zu Samen, während sich der Eierstock zu Früchten entwickelt.

 

Schleimpilze und Sporozoen

Dieses Bild zeigt die Fruchtkörper von Schleimpilzen mit runden Sporen, die an den Stielköpfen ruhen. Ed Reschke / Fotobibliothek / Getty Images

Schleimpilze sind Protisten, die sowohl Protozoen als auch Pilzen ähnlich sind. Sie leben in feuchten Böden zwischen verfallenden Blättern, die sich von Bodenmikroben ernähren. Sowohl plasmodiale Schleimpilze als auch zelluläre Schleimpilze produzieren Sporen, die auf Fortpflanzungsstielen oder Fruchtkörpern (Sporangien) sitzen. Die Sporen können durch Wind oder durch Anheften an Tiere in die Umwelt transportiert werden. In einer geeigneten Umgebung keimen die Sporen und bilden neue Schleimpilze.

Sporozoen sind Protozoenparasiten, die wie andere Protisten keine Lokomotivstrukturen (Flagellen, Zilien, Pseudopodien usw.) aufweisen. Sporozoen sind Krankheitserreger. die Tiere infizieren und Sporen produzieren können. Viele Sporozoen können in ihrem Lebenszyklus zwischen sexueller und asexueller Fortpflanzung wechseln. Toxoplasma gondii ist ein Beispiel für ein Sporozoan, das Säugetiere, insbesondere Katzen, infiziert und von Tieren auf den Menschen übertragen werden kann. T. gondii verursacht die Krankheit Toxoplasmose, die bei schwangeren Frauen zu Hirnkrankheiten und Fehlgeburten führen kann. Toxoplasmose wird üblicherweise durch den Verzehr von nicht gekochtem Fleisch oder durch den Umgang mit mit Sporen kontaminiertem Katzenkot übertragen. Diese Sporen können verschluckt werden, wenn nach dem Umgang mit tierischen Abfällen keine ordnungsgemäße Handwäsche durchgeführt wird.

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