טיפוסי זיווג – רבייה בפטריות

שלב הרבייה המינית בפטריות שונה ממה שאנחנו מכירים באורגניזמים אחרים. בבעלי חיים ובצמחים יש לנו זכר ונקבה. בפטריות רבות ובעיקר בפטריות הבסיסה (Basidiomycetes) המצב מעט שונה – הגוף פרי שאנחנו מכירים הוא לא זכר ולא נקבה, הוא מכיל בתוכו נבגים שהם גם וגם, אבל הגם וגם זה לא בדיוק זכר ונקבה בפטריות מסוימות אפשר לפשט את זה לפלוס ומינוס ובפטריות מסוימות זה הרבה יותר מורכב ומיוחד.

אם לדוגמא בצמחים הזרע כבר מכיל את כל המטען הגנטי וזה השלב אחרי הרבייה המינית(האבקה והפרייה) בפטריות הנבג עדיין לא מכיל את כל המטען הגנטי, וזה קורה רק אחרי שהנבג נובט, מהנבג גדל תפטיר ראשוני (מונוקריוני) ונפגש עם תפטיר ראשוני נוסף של אותו המין, ופה מתחיל תהליך הרבייה.
לפני שנוכל לצלול לעומק אנחנו צריכים להבין כמה מושגי בסיס בפטריות: 

• תפטיר (Mycelium) – הגוף הווגטטיבי של הפטרייה המורכב מרשת מסועפת של קורים. התפטיר אחראי על ספיגת מזון, גדילה והתפשטות המצע ומהווה את מרבית הביומסה של הפטרייה.
• קורים (Hyphae) – יחידות המבנה הבסיסיות של התפטיר. הקורים הם צינוריים, מיקרוסקופיים, וגדלים בעיקר בקצותיהם, הם מפרישים אנזימים לסביבה ומספיגים את תוצרי הפירוק חזרה לתא.
• גרעין הפלואידי – גרעין שמכיל עותק אחד מכל כרומוזום, זהו המצב הרגיל של רוב התאים בפטריות.
• הפלואידי (Haploid, n) –  מצב שבו יש עותק אחד מכל כרומוזום.
• דיפלואידי (Diploid, 2n) –  מצב שבו יש שני עותקים מכל כרומוזום. בפטריות רבות שלב זה קצר מאוד.
• מונוקריון (Monokaryon) – תא או תפטיר שבו בכל תא יש גרעין הפלואידי אחד בלבד. זהו השלב הראשוני לאחר נביטה של נבג.
• דיקריון (Dikaryon) – מצב שבו בכל תא יש שני גרעינים הפלואידיים שונים גנטית, שמקורם בשני פרטים שונים. הגרעינים אינם מתמזגים מיד, אלא מתחלקים במקביל.
• לוקוס (Locus) – מיקום מוגדר על כרומוזום שבו נמצא גן או סמן גנטי על הכרומזום, באותו הלוקוס יכולים להמצא אללים שונים(הלוקוס מסומן כאות).
• לוקוס הזיווג (MAT Locus) – ראשי תיבות של Mating types, מתאר את האיזור הספצפי בגנום שקשור לזיווג.
• אלל (Allele) – גרסה שונה של אותו לוקוס. אללים שונים יכולים להוביל לתפקוד שונה או לזיהוי שונה במערכת הזיווג. (מסומן כמספר).
  

כאשר שני תפטירים ״ראשוניים״ (מונוקריוטים) נפגשים, הם יכולים להתאחות פיזית אבל ההתאחות לבדה לא מספיקה, כדי להתחיל את תהליך הרבייה המלא הם צריכים לעבור מבחן התאמה. 
בעצם הפטרייה שואלת: ״האם הפרט שמולי הוא בן זוג מתאים, או שהוא דומה לי מדי?״
אם כל תפטיר היה יכול להתאחות ולהתרבות עם כל תפטיר אחר בלי בקרה, היו הרבה יותר מקרים של רבייה עצמית או של זיווג עם קרובים מאוד, זה היה מקטין שונות גנטית ולכן לפטריות רבות יש מערכת של בדיקת התאמה ופה נכנסת מערכת הטיפוסי זיווג (Mating types) שבודקת האם שני פרטים שונים מספיק שונים זה מזה לצורך רבייה -קצת כמו מפתח ומנעול- אם יש התאמה התהליך ממשיך למצב דיקריוני (שיכול בהמשך להוציא גופי פרי), אם אין התאמה התהליך נעצר,התפטיר הראשוני ממשיך ומחפש התאמה אחרת.

זהו הרעיון הכללי בצורה המפושטת שלו (אציין שאני משתדל לפשט את הנושא הכי הרבה שאפשר, אבל זה עדיין יכול להיות מורכב ומסובך, אז עימכם הסליחה, וכמובן מוזמנים לפנות אלי לכל שאלה 🙂 )

אז קדימה, בואו נצלול יותר לעומק ונכיר שתי מערכות שונות ופטריה אחת עם מעל ל20 אלף טיפוסי זיווג!!

דו קוטבית – bipolar- יש בדיקה גנטית אחת.
ארבע קוטבית – tetrapolar – יש שתי בדיקות נפרדות.

Bipolar
במערכת bipolar יש לוקוס התאמה אחד (MAT- A) ולכל פרט יש אלל מסוים בלוקוס הזה, ההתאמה מתרחשת אם שני הפרטים שונים בעלי אלל שונה בלוקוס.
אם הם שונים יש התאמה והתהליך ממשיך לדוגמא:
✔ A1 × A2 –  הם שונים יש התאמה והתהליך ממשיך.
❌ A1 × A1 – הם זהים אז אין התאמה, התהליך נעצר והחיפוש ממשיך.

המערכת השנייה: tetrapolar
במקום לוקוס אחד, יש שני לוקוסים (MAT- A ו – MAT-B – שני מנעולים שצריכים להפתח)
בכל אחד מהם יש אללים שונים וצריך ששני הפרטים יהיו שונים גם בבדיקה הראשונה וגם בבדיקה השנייה. רק אז הם תואמים.
לדוגמא:
✔️A1B1 × A2B2  – שני הלוקוסים שונים באללים, לכן יש התאמה.
❌A1B1 × A1B2  – האלל בלוקוס A זהה ולכן אין התאמה.
❌A1B1 × A2B1  – האלל בלוקוס B זהה ולכן אין התאמה.

אז אם כשיש לנו זכר ונקבה הסיכוי להתאמה הוא כ50 אחוז, מה קורה בפטריות כשיש לנו מערכות כאלה בשביל זה נשאל כמה שאלות:

מה כמות טיפוסי הזיווג בכל מערכת?
בביפולאר כמות טיפוסי הזיווג היא פשוט מספר האללים(n) – שיכולים להגיע
בטטרהפולאר היא מספר האללים בלוקוס A כפול מספר האללים בלוקוס B משמע (n*m) – שיכולים להגיע למספרים עצומים כפי שנראה בהמשך 😉

מה מספר זוגות הזוויגים האפשרי בכל מערכת?
כל פרט יכול להזדווג עם מי ששונה ממנו, אם יש בפטריה 10 אללים שונים, אפשרויות הזיווג במערכות הבאות יהיו:
בביפולאר:
כל אחד מהאללים יכול להתחבר ל9 האחרים (כי לעצמו הוא לא יכול) ולכן החישוב שלנו יהיה 10*9=90
אבל בגלל שהסדר לא משנה, A1A2 וA2A1 (יחשבו כזהים) אז בעצם יש לנו כפילות בחישוב ולכן נחלק ב2 ונשאר עם מספר טיפוסי זיווג של 45
בטטרה פולר:
בגלל שיש לנו שני משתנים – לוקוס A+B ומספר האללים שלהם יכול להיות שונה, החישוב זהה אבל עם שני משתנים, כל אחד מהאללים יכול להתחבר לאחרים מלבד לעצמו, ולכן מספר טיפוסי הזיווג יהיה כמות טיפוסי הזיווג הכללית (10*10=100),  כפול מספר טיפוסי הזיווג פחות עצמו (100 *99=9900) ואז לחלק ב2 בגלל הכפילות (99%2=4500)
שימו לב איזה כמות מטורפת של טיפוסי זיווג!!! עצום בהרבה לעומת המערכת הביפולארית.

מה ההסתברות להתאמה בין שני טיפוסים אקראיים?
בביפולר:
במקרה ויש לנו 10 אללים כלל אלל יכול להתאים ל9 אחרים ולכן הסתברות ההתאמה שלנו פשוטה וקלה גם אינטואיטבית והיא 90 אחוז.
בטטרה פולר:
הסתברות ההתאמה קצת יותר נמוכה (אם לא בצורה משמעותית כשמדובר בכמויות גדולות)
בגלל שיש לפטרייה לעבור 2 מבחנים, ומתוך 10 רק 9 יעברו במבחן הראשון, מתוך ה9 האלה רק  90 אחוז יעברו במבחן השני ולכן ההסתברות להתאמה תיהיה 81 אחוז.

עכשיו בואו נכיר את השסועית מצויה(Schizophyllum commune) ומה כל-כל מיוחד בה!
השסועית היא אחת הפטריות היפייפיות שיש בעיניי,  היא פטריית מדף הנפוצה בישראל ובשאר העולם, אישית אני מאוד אוהב אותה כי היא אחת הפטריות שאני מכין ממנה עגילים ושרשראות.
היא אכילה, אבל גם הנבגים שלה יכולים להיות מסוכנים ויש מקרים מתועדים (אם כי נדירים) של הדבקה של בני אדם על ידי שאיפת הנבגים.

אחד הדברים המאוד מאוד מדליקים בה זה שהיא משמשת הרבה פעמים כדגם מייצג לרביה בפטריות הבסיסה, נמצא כי יש מעל ל20 אלף טיפוסי זיווג!  (במקורות שונים מופיעים מספרים שונים עם מעל ל23 ו28 אלף!)

וזה נותן לה כמה יתרונות ממש טובים:
1.סיכוי של כמעט 100% למצוא שותף בחוץ: בעולם החי המוכר לנו (זכר ונקבה), הסיכוי של פרט לפגוש שותף תואם הוא 50%. בפטריות כמו השסועית המצויה, בגלל שיש אלפי טיפוסים שונים, כמעט כל פטרייה זרה שהן יפגשו בטבע תהיה שונה מהן גנטית ולכן תתאים לרבייה . זה הופך את סיכויי הרבייה עם זרים באוכלוסייה לגבוהים מאוד, קרובים ל-100%!
2.עידוד "יציאה מהבית" (מניעת רביית קרובים): המערכת הזו בנויה כך שדווקא בין "אחים" (נבגים שהגיעו מאותה פטריית אם), סיכויי ההתאמה הם נמוכים מאוד – רק 25% . זה יוצר מצב שבו לפטרייה "משתלם" להפיץ את הנבגים שלה רחוק ברוח כדי שימצאו זרים, שם סיכויי ההצלחה שלהם להתרבות הרבה יותר גבוהים
3.היתרון של להיות "נדיר": בטבע של הפטריות הללו, ככל שטיפוס הזיווג שלך נדיר יותר, כך יש לך יותר אפשרויות לזיווג . אם נוצר טיפוס חדש (למשל על ידי מוטציה), הוא מיד הופך ל"להיט" כי הוא יכול להזדווג עם כל הטיפוסים הקיימים כבר בשטח . לכן, הטבע מעודד יצירה ושמירה על אלפי טיפוסים שונים
מה שמגדיל לה את סיכוי ההצלחה לכמעט 100 אחוז במציאת פרטנר
4.מניעת בזבוז אנרגיה: רבייה היא תהליך שדורש הרבה אנרגיה. אם פטרייה הייתה נוחתת ליד שותף לא מתאים, היא הייתה מבזבזת משאבים יקרים על ניסיון שלא יצלח . המגוון העצום מבטיח שכמעט כל מפגש אקראי יסתיים ביצירת דור חדש, ללא בזבוז של "הזדמנויות רבייה".

חוץ ממנה יש כמובן עוד כמה פטריות עם כמות מטורפת של טיפוסי זיווג, אבל היא כרגע מחזיקה במקום הראשון.

אז בפעם הבאה שאתם רואים שסועית מצויה בשטח, זו הזדמנות טובה להיזכר כמה לפעמים דברים שנראים פשוטים הם מורכבים ברמות מטורפות!