Spore

Was ist eine Spore?

In der Biologie ist eine Spore eine Fortpflanzungsstruktur, die zur Ausbreitung und zum Überleben über längere Zeiträume unter ungünstigen Bedingungen geeignet ist. Sporen sind Teil des Lebenszyklus vieler Pflanzen, Algen, Pilze und einiger Protozoen. Ein Hauptunterschied zwischen Sporen und Samen als Ausbreitungseinheiten besteht darin, dass Sporen im Vergleich zu Samen nur sehr wenige gespeicherte Nahrungsressourcen haben.
Sporen sind in der Regel haploid und einzellig und werden durch Meiose im Sporophyten erzeugt. Wenn die Bedingungen günstig sind, kann sich die Spore durch mitotische Teilung zu einem neuen Organismus entwickeln, der einen mehrzelligen Gametophyten hervorbringt, der schließlich Geschlechtszellen produziert.
Zwei Geschlechtszellen verschmelzen, um einen neuen Sporophyten zu bilden. Dieser Zyklus wird als Generationswechsel bezeichnet, aber der bessere Begriff ist „biologischer Lebenszyklus“, da es mehr als eine Phase geben kann und es sich daher nicht um einen direkten Wechsel handelt. Haploide Sporen, die durch Mitose erzeugt werden (sogenannte Mitosporen), werden von vielen Pilzen zur ungeschlechtlichen Fortpflanzung verwendet.

Sporen, die in einem sporischen Lebenszyklus erzeugt werden.

Sporen sind die Einheiten der ungeschlechtlichen Fortpflanzung, da sich aus einer einzigen Spore ein neuer Organismus entwickelt. Im Gegensatz dazu sind Gameten die Einheiten der sexuellen Fortpflanzung, da zwei Gameten verschmelzen müssen, um einen neuen Organismus zu schaffen.
Der Begriff Spore kann sich auch auf das ruhende Stadium einiger Bakterien oder Archaeen beziehen; diese werden jedoch korrekter als Endosporen bezeichnet und sind keine echten Sporen im Sinne dieses Artikels. Der Begriff kann auch lose auf einige tierische Ruhestadien angewendet werden. Pilze, die Sporen produzieren, werden als sporogen bezeichnet, solche, die dies nicht tun, als asporogen.
Der Begriff leitet sich von dem altgriechischen Wort σπορα („spora“) ab, das einen Samen bedeutet.

Inhalt

“ Klassifizierung
“ Nach der sporenbildenden Struktur
“ Nach der Funktion
“ Nach der Herkunft im Lebenszyklus
“ Nach der Beweglichkeit
“ Trilete Sporen
“ Sprachgebrauch
“ Anatomie
“ Ausbreitung
“ Parasitische Pilzsporen
“ Referenzen

Klassifizierung

Sporen können auf verschiedene Weise klassifiziert werden:

Nach der sporenproduzierenden Struktur

Bei Pilzen und pilzähnlichen Organismen werden Sporen oft nach der Struktur klassifiziert, in der die Meiose und die Sporenproduktion stattfindet. Da Pilze oft nach ihren sporenbildenden Strukturen klassifiziert werden, sind diese Sporen oft charakteristisch für ein bestimmtes Taxon der Pilze.“ Sporangiosporen: Sporen, die von einem Sporangium in vielen Pilzen wie den Zygomyceten produziert werden.

“ Zygosporen: Sporen, die von einem Zygosporangium produziert werden, charakteristisch für Zygomyceten.
“ Ascosporen: Sporen, die von einem Ascus produziert werden, charakteristisch für Ascomyceten.
“ Basidiosporen: Sporen, die von einem Basidium produziert werden, charakteristisch für Basidiomyceten.
“ Aeciosporen: Sporen, die von einem Aecium produziert werden, charakteristisch für einige Pilze wie Rostpilze oder Rußpilze.
“ Urediosporen: Sporen, die von einem Uredinium bei einigen Pilzen wie Rost- oder Rußpilzen produziert werden.
“ Teliosporen: Sporen, die von einem Telium in einigen Pilzen wie Rost- oder Rußpilzen produziert werden.
“ Oosporen: Sporen, die von einem Oogonium produziert werden, charakteristisch für Oomyceten.
“ Carpospora: Sporen, die von einem Carposporophyten produziert werden, charakteristisch für Rotalgen.
“ Tetrasporen: Sporen, die von einem Tetrasporophyten produziert werden, charakteristisch für Rotalgen.

Fern sori, Büschel von Meiosporangien auf der Blattunterseite.

Nach Funktion

“ Chlamydosporen: dickwandige ruhende Sporen von Pilzen, die produziert werden, um ungünstige Bedingungen zu überleben.

Nach Herkunft im Lebenszyklus

“ Meiosporen: Sporen, die durch Meiose entstehen; sie sind also haploid und bringen eine haploide Tochterzelle(n) oder ein haploides Individuum hervor. Beispiele sind die Vorläuferzellen der Gametophyten von Samenpflanzen, die in Blüten (Angiospermen) oder Zapfen (Gymnospermen) vorkommen.
“ Mikrosporen: Meiosporen, aus denen ein männlicher Gametophyt entsteht (Pollen bei Samenpflanzen).
“ Megasporen (oder Makrosporen): Meiosporen, die einen weiblichen Gametophyten hervorbringen (Eizelle bei Samenpflanzen)
“ Mitosporen (oder Konidien, Konidiosporen): Sporen, die durch Mitose entstehen; sie sind charakteristisch für Ascomyceten. Pilze, bei denen nur Mitosporen vorkommen, werden als „mitosporische Pilze“ oder „anamorphe Pilze“ bezeichnet und früher unter dem Taxon Deuteromycota eingeordnet (siehe Teleomorph, Anamorph und Holomorph).

Nach der Beweglichkeit

Die Sporen können danach unterschieden werden, ob sie sich bewegen können oder nicht.
“ Zoosporen: bewegliche Sporen, die sich mit Hilfe einer oder mehrerer Geißeln fortbewegen und bei einigen Algen und Pilzen vorkommen.
“ Aplanosporen: unbewegliche Sporen, die jedoch potenziell Geißeln ausbilden können.
“ Autosporen: unbewegliche Sporen, die keine Geißeln entwickeln können.
“ Ballistosporen: Sporen, die aktiv aus dem Körper des Pilzfruchtkörpers ausgestoßen werden. Die meisten Basidiosporen sind auch Ballistosporen, ein weiteres bemerkenswertes Beispiel sind die Sporen von Pilobolus.

“ Statismosporen: Sporen, die nicht aktiv aus dem Pilzfruchtkörper ausgeschieden werden. Beispiele sind Puffbälle.

In Pflanzen werden Mikrosporen, und in einigen Fällen Megasporen, aus allen vier Produkten der Meiose gebildet.

Im Gegensatz dazu wird bei vielen Samenpflanzen und heterosporösen Farnen nur ein einziges Produkt der Meiose zu einer Megaspore (Makrospore), während der Rest degeneriert.

Trilete Sporen

Trilete Sporen, die durch die Dissoziation einer Sporen-Tetrade entstehen, gelten als die frühesten Belege für Leben an Land und werden auf das mittlere Ordovizium (frühes Llanvirn, vor ~470 Millionen Jahren) datiert.

Sprachgebrauch

Im allgemeinen Sprachgebrauch besteht der Unterschied zwischen einer „Spore“ und einer „Gamete“ (beide zusammen als Goniten bezeichnet) darin, dass eine Spore keimt und sich zu einem Sporling entwickelt, während eine Gamete sich mit einer anderen Gamete verbinden muss, bevor sie sich weiterentwickeln kann. Ein Hauptunterschied zwischen Sporen und Samen als Verbreitungseinheiten besteht darin, dass Sporen im Vergleich zu Samen nur wenig Nahrung speichern können und daher günstigere Bedingungen benötigen, um erfolgreich zu keimen. (Allerdings gibt es auch Ausnahmen: Viele Orchideensamen sind zwar vielzellig, aber mikroskopisch klein und haben kein Endosperm, und die Sporen einiger Pilze aus der Gruppe der Glomeromycota haben häufig einen Durchmesser von mehr als 300 µm.) Die Samen sind daher widerstandsfähiger gegen raue Bedingungen und benötigen weniger Energie, um die Mitose zu starten. Sporen werden in großer Zahl produziert, um die Überlebenschancen einer Spore zu erhöhen.
Die Endosporen bestimmter Bakterien werden oft einfach als „Sporen“ bezeichnet, wie bei den Milzbrandanschlägen von 2001, bei denen die Medien Anthrax-Endosporen als „Milzbrandsporen“ bezeichneten. Im Gegensatz zu eukaryotischen Sporen sind Endosporen in erster Linie ein Überlebensmechanismus, keine Fortpflanzungsmethode, und ein Bakterium produziert nur eine einzige Endospore.

Ein Sporangium aus dem späten Silur. Grün: Eine Sporen-Tetrade. Blau: Eine Spore mit einem trileten Zeichen – der Y-förmigen Narbe. Die Sporen haben einen Durchmesser von etwa 30-35 μm.

Anatomie

Unter starker Vergrößerung können die Sporen entweder als monolete Sporen oder als trilete Sporen kategorisiert werden. Bei monoleten Sporen zeigt eine einzige Linie auf der Spore die Achse an, auf der sich die Mutterspore entlang einer vertikalen Achse in vier Teile geteilt hat. Bei trilateralen Sporen haben alle vier Sporen einen gemeinsamen Ursprung und stehen miteinander in Kontakt, so dass jede Spore bei ihrer Trennung drei von einem Mittelpol ausgehende Linien aufweist.
Gefäßpflanzen-Sporen sind immer haploid und Gefäßpflanzen sind entweder homosporös (oder isosporös) oder heterosporös. Homosporöse Pflanzen produzieren Sporen der gleichen Größe und des gleichen Typs. Heterosporöse Pflanzen wie Stachelblumen, Gänsefußgewächse und einige Wasserfarne produzieren Sporen in zwei verschiedenen Größen: die größere Spore fungiert als „weibliche“ Spore und die kleinere als „männliche“ Spore.

Ausbreitung

Bei sporenabwerfenden Gefäßpflanzen wie Farnen ermöglicht der Wind eine große Ausbreitung der sehr leichten Sporen. Außerdem sind Sporen weniger anfällig für tierische Räuber als Samen, da sie fast keine Nahrungsreserven enthalten; allerdings sind sie anfälliger für Pilz- und Bakterienfraß. Ihr Hauptvorteil besteht darin, dass Sporen von allen Formen der Nachkommenschaft am wenigsten Energie und Material zur Herstellung benötigen.
Beim Ährenmoos Selaginella lepidophylla erfolgt die Ausbreitung zum Teil durch eine ungewöhnliche Art von Diaspore, ein Tumbleweed.

Parasitische Pilzsporen

Parasitische Pilzsporen können in interne Sporen, die im Wirt keimen, und externe Sporen, auch Umgebungssporen genannt, unterteilt werden, die vom Wirt freigesetzt werden, um andere Wirte zu befallen.

Referenzen

– Gray, J. (1985). „The Microfossil Record of Early Land Plants: Advances in Understanding of Early Terrestrialization, 1970-1984“. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences (1934-1990) 309 (1138): 167-195.
– Wellman, C.H., Gray, J. (2000). „The microfossil record of early land plants“. Philosophical Transactions: Biological Sciences 355 (1398): 717-732.