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자가수정의 장단점: 식물 생존 전략에 대한 심오한 의미는 무엇인가?
자가수분은 꽃가루가 같은 식물의 암술이나 난자에 도달하는 과정을 의미하는 특별한 형태의 수분입니다. 이 수분방법은 서로 다른 식물의 꽃가루를 옮기는 교차수정의 반대입니다.
자가수정에는 두 가지 유형이 있습니다. 자가수정은 같은 꽃의 암술이 스스로 꽃가루를 받는 경우이고, 자가수정은 같은 식물의 다른 꽃으로 꽃가루가 옮겨지는 경우입니다. 꽃이 피지 않는 식물(폐쇄 수분)이나 수술이 암술과 적극적으로 접촉할 수 있는 식물 등 일부 식물은 자가분해 수분 메커니즘을 가지고 있습니다.
무슨 일이 일어났나요?
대부분의 자가수정 식물은 바람이나 곤충 등 다른 꽃가루 매개체가 상대적으로 거의 필요하지 않습니다. 일반적인 예로는 땅콩과 같은 특정 콩과 식물이 있습니다. 콩과 같은 식물은 낮에는 곤충에 의한 수분을 위해 꽃이 피지만, 이종수정이 실패하면 자가수정을 하지 않고 닫힙니다.
자가수정 식물은 일반적으로 작고 눈에 띄지 않는 꽃을 피우며, 꽃가루가 암술에 직접 방출되는데, 때로는 꽃봉오리가 피기도 전에 방출됩니다.
자가수정 식물은 수분매개자를 끌어들이는 데 많은 에너지를 소모할 필요가 없으며 북극이나 고지대와 같이 방문객이 적은 지역에서도 자랄 수 있습니다.
장점자가수정 식물에는 여러 가지 장점이 있습니다. 첫째, 어떤 유전형이 환경에 특별히 적응되어 있다면 자가수정을 통해 그 형질의 안정성을 유지할 수 있습니다. 두 번째로, 자가수정은 수분매개자에 의존하지 않으므로 벌이나 바람이 없어도 성공적으로 수분될 수 있습니다.
자가수정 식물의 경우 꽃가루가 한 꽃에서 다른 꽃으로 옮겨가지 않으므로 낭비되는 꽃가루가 적고, 자가수정 식물은 외부 운반체에 의존할 필요가 없으며 품종의 순도를 유지할 수 있습니다.
또한, 자가수정은 이 꽃들의 생식 세포가 같은 꽃에서 유래하기 때문에 부모 꽃의 특성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
단점
그러나 자가수정은 유전적 다양성이 부족하여 환경 변화에 따라 식물이 적응하거나 질병 저항성에 필요한 만큼 적응하지 못하는 등 상당한 단점이 있습니다. 자가수정은 근교배의 저하를 초래하여 식물의 건강에 영향을 미칠 수 있습니다.
자가수정 가능성이 있는 많은 꽃은 자가수정을 피하기 위한 메커니즘을 갖추고 있거나, 자가수정을 2차적인 선택으로 간주하는 경우가 많습니다.
자가수정 식물은 유전자 재조합을 통해 유전적 결함을 제거할 수 없습니다. 자손이 나쁜 유전자를 피할 수 있는 유일한 방법은 생식 세포에서 무작위 돌연변이가 발생하는 것입니다.
하이브리드 교배 시스템
꽃이 피는 식물의 약 42%가 자연적으로 혼합된 교미 체계를 보입니다. 가장 일반적인 시스템에서는 단일 식물이 단일 꽃 유형의 꽃을 생산할 수 있으며, 그 결과로 자가수정, 교차수정 또는 혼합된 자손 유형이 생길 수 있습니다.
예시 종
자가수분으로의 진화적 변화는 식물 진화에서 가장 흔한 전환 중 하나입니다. 꽃이 피는 식물 중 약 10~15%가 주로 자가수정을 합니다. 자가수정을 하는 종의 몇 가지 예는 다음과 같습니다.
난초
미끄러운 난초의 자가수정 과정은 수술이 액체가 되어 암술에 직접 닿는 방식으로 이루어지며, 이는 수분매개자가 없는 기간 동안 번식의 성공을 보장합니다.
안휘 멜라루카
이 식물의 꽃가루는 기름성 유화액을 통해 개별 꽃의 암술로 운반되는데, 이는 수분매개자가 부족한 환경에 대한 반응을 반영하는 적응입니다.
토마토
감의 자가수정은 꽃 구조의 변화에 의해 촉진되며, 꽃을 둘러싼 구조를 형성하여 자가수정을 이룹니다.
잠재적인 장기적 이점
자가수정은 유전적 변이를 덜 일으키지만, 자가수정 식물이 왜 여전히 유성생식 과정을 유지하는지에 대한 의문이 제기됩니다. 이 연구에 따르면 이는 오랜 적응적 혜택인 게놈 복구와 관련이 있을 수 있다고 합니다.
자연선택의 압력에 직면했을 때 식물은 자가 번식 전략을 선택하여 궁극적으로 진화로 이어질까?
