СПОРОФИТ: ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Спорофит является диплоидной многоклеточной стадией жизненного цикла растения или водоросли. Он происходит из зиготы, образующейся при оплодотворении гаплоидной яйцеклетки гаплоидным сперматозоидом, и поэтому каждая клетка спорофита имеет двойной набор хромосом, по одной от каждого родителя.

Наземные растения и почти все многоклеточные водоросли имеют жизненные циклы, в которых фаза многоклеточного диплоидного спорофита чередуется с фазой многоклеточного гаплоидного гаметофита.

Автор Пол Гарэ, через Wikimedia Commons

Растения с семенами (голосеменные) и цветковые (покрытосеменные) имеют более выраженную фазу спорофита, чем гаметофит, и представляют собой зеленые растения с корнями, стеблем, листьями и шишками или цветами.

У цветковых растений гаметофиты маленькие и вытесняются проросшей пыльцой и зародышевым мешком.

Спорофит производит споры (отсюда и его название) посредством мейоза, который представляет собой процесс, известный как «редукционное деление», при котором вдвое уменьшается количество хромосом в каждой стволовой клетке со спорами. Образовавшиеся мейоспоры (споры, происходящие из мейоза) развиваются в гаметофит.

Образующиеся споры и гаметофит являются гаплоидными, это означает, что у них есть только один набор хромосом. Зрелый гаметофит будет производить мужские или женские гаметы (или и то, и другое) путем митоза.

Объединение мужских и женских гамет приведет к образованию диплоидной зиготы, которая разовьется в новый спорофит. Этот цикл называется чередованием поколений или чередованием фаз.

Происхождение спорофита

Происхождение спорофита у наземных растений (зародышей) представляет собой фундаментальный этап эволюционного развития. Все организмы, за исключением прокариот, подвергаются регулярному половому размножению, которое включает регулярное чередование мейоза и оплодотворения, выражая два чередующихся поколения.

Чтобы попытаться объяснить происхождение чередующихся поколений, существуют две теории: противоположная и гомологичная. На основании свидетельств возможных предков наземных растений более разумной принята теория противоположностей.

Однако существуют определенные компромиссы в отношении эволюционного процесса мохообразных водорослей и переходного периода наземных растений к птеридофитам. Эти два основных изменения лучше всего анализировать, используя неодарвиновскую теорию и другие эволюционно-генетические процессы в качестве ориентира.

Также используется термин терминальный мейоз, поскольку этот процесс происходит в конце жизненного цикла данной клеточной линии. Эти организмы состоят из диплоидных клеток, а гаплоидные клетки представлены гаметами.

В заключение, спорофит образует не гаметы, а гаплоидные споры посредством мейоза. Эти споры делятся митозом и становятся гаметофитами, непосредственно производящими гаметы.

Спорофиты наземных растений

У этих видов растений жизненный цикл формируется путем чередования поколений: от диплоидного спорофита до гаплоидного гаметофита. Когда мужская и женская гаметы объединяются и происходит оплодотворение, создается диплоидная клетка, называемая зиготой, которая восстанавливает образование спорофитов.

Таким образом, жизненный цикл наземных растений дипло-гаплонический, с промежуточным или споровым мейозом. Все наземные растения, за исключением мохообразных и птеридофитов, являются гетероспорными образцами, что означает, что спорофит дает начало двум различным типам спорангиев (мегаспорангии и микроспорангии).

Мегаспорангии дают начало макроспорам, а микроспорангии дают начало микроспорам. Эти клетки разовьются в женские и мужские гаметофиты соответственно.

Форма гаметофита и спорофита, а также степень их развития различны. Это так называемые альтернативные гетероморфные поколения.

Спорофиты в мохообразных растениях (водорослях)

Группа мохообразных, где встречаются мхи и печеночники, представляет собой доминирующую фазу гаметофита, в которой взрослый спорофит нуждается в питании.

Эмбриональный спорофит развивается путем деления клеток зиготы в женском половом органе или архегонии, и на раннем этапе своего развития он питается гаметофитом. Обладая этой эмбриональной характеристикой в ​​жизненном цикле (общей для всех наземных растений), эта группа получила название эмбриофитов.

В случае с водорослями существуют поколения доминирующих гаметофитов, у некоторых видов гаметофиты и спорофиты морфологически сходны (изоморфны). У сохранившихся до наших дней хвоща, папоротников, голосеменных и покрытосеменных растений доминирующей формой является независимый спорофит.

Эволюция мохообразных

У первых наземных растений были спорофиты, продуцирующие идентичные споры (изоспоры или гомоспоры). Предки голосеменных достигли сложных гетероспорических жизненных циклов, в которых споры, продуцирующие мужские и женские гаметофиты, были разного размера.

Женские мегаспоры, как правило, были больше и менее многочисленны, чем мужские микроспоры.

В девонский период у некоторых групп растений независимо развились гетероспории, а затем эндоспории, в которых гаметофиты минимально трансформируются в стенке спор.

У экзоспорических растений, среди которых есть современные папоротники, гаметофиты выходят из споры, разрушая стенку споры, и развиваются снаружи.

У эндоспорических растений мегагаметофиты развиваются в спорангии и образуют очень маленький многоклеточный женский гаметофит, имеющий женские половые органы (архегонии).

Ооциты оплодотворяются в архегониях свободно движущейся жгутиковой спермой, продуцируемой миниатюрными мужскими гаметофитами в форме предварительной пыльцы. Образовавшееся яйцо или зигота превратилось в новое поколение спорофитов.

В то же время единичная большая мейоспора или мегаспора, содержащаяся в модифицированном спорангии исходного спорофита, сохраняется в пре-семяпочке. Эволюция гетероспориев и эндоспориев считается одним из первых шагов в эволюции семян, которые производят сегодняшние голосеменные и покрытосеменные.

Мохообразные сегодня

На протяжении 475 миллионов лет земные растения совершенствовали и применяли эти эволюционные процедуры. Существующие сегодня 300 000 видов растений имеют сложный жизненный цикл, в котором чередуются спорофиты (организмы, продуцирующие споры) и гаметофиты (организмы, продуцирующие гамет).

У несосудистых растений, то есть у них нет стебля или корня (зеленые водоросли, мхи и печеночники), структура, видимая невооруженным глазом, является гаметофитом.

В отличие от сосудистых растений, таких как папоротники и семенные растения, у него есть спорофиты. Спорофит несосудистого растения генерирует гаплоидные одноклеточные споры и, как продукт мейоза, спорангий.

На протяжении всей естественной истории Земли каждому виду растений удается сохранять независимые механизмы развития по отношению к эмбриональным процессам и анатомии вида. По мнению биологов, эта информация необходима для того, чтобы попытаться понять эволюционные истоки смены поколений.

1. Бенничи, А. (2008). Происхождение и ранняя эволюция наземных растений: проблемы и соображения. Коммуникативная и интегративная биология, 212-218.
2. Кэмпбелл, Н. А. и Рис, Дж. Б. (2007). Биология. Мадрид: от редакции Médica Panamericana.
3. Фридман, В. (2013). Один геном, два онтогении. Наука, 1045-1046.
4. Гилберт, С. (2005). Биология развития. Буэнос-Айрес: от редакции Médica Panamericana.
5. Садава, DE, Purves, WH. (2009). Жизнь: Наука биологии. Буэнос-Айрес: от редакции Médica Panamericana.