- Herkomst van de sporofyt
- Sporofyten in landplanten
- Sporofyten in bryofytplanten (algen)
- Evolutie van bryophytes
- Bryophytes vandaag
De sporofyt is de diploïde meercellige fase in de levenscyclus van een plant of alg. Het is afkomstig van de zygoot die wordt geproduceerd wanneer een haploïde eicel wordt bevrucht door een haploïde sperma, en daarom heeft elke sporofytcel een dubbele set chromosomen, één van elke ouder.
Landplanten, en bijna alle meercellige algen, hebben levenscycli waarin een meercellige diploïde sporofytfase wordt afgewisseld met een meercellige haploïde gametofytfase.
Door Paul Garais, via Wikimedia Commons
Planten met zaden (gymnospermen) en bloeiende planten (angiospermen) hebben een meer prominente sporofytfase dan de gametofyt en vormen groene planten met wortels, stengel, bladeren en kegels of bloemen.
In bloeiende planten zijn gametofyten klein en worden ze vervangen door gekiemd stuifmeel en de embryozak.
De sporofyt produceert sporen (vandaar de naam) door meiose, een proces dat bekend staat als "reductiedeling" en waarbij het aantal chromosomen in elke sporenstamcel wordt gehalveerd. De resulterende meiosporen (sporen afkomstig van meiose) ontwikkelen zich tot een gametofyt.
De resulterende sporen en gametofyt zijn haploïde, dit betekent dat ze maar één set chromosomen hebben. De volwassen gametofyt zal door mitose mannelijke of vrouwelijke gameten (of beide) produceren.
De vereniging van de mannelijke en vrouwelijke gameten zal een diploïde zygote produceren die zich tot een nieuwe sporofyt zal ontwikkelen. Deze cyclus wordt afwisseling van generaties of afwisseling van fasen genoemd.
Herkomst van de sporofyt
De oorsprong van de sporofyt in terrestrische planten (embryo's) vertegenwoordigt een fundamentele fase in de evolutionaire ontwikkeling. Alle organismen, behalve prokaryoten, ondergaan een regelmatige seksuele voortplanting die een regelmatige afwisseling tussen meiose en bevruchting inhoudt, waarbij twee alternatieve generaties tot expressie komen.
Om de oorsprong van alternatieve generaties te proberen te verklaren, zijn er twee theorieën: de antithetische en de homologe. Gebaseerd op bewijs van de mogelijke voorouders van landplanten, wordt de antithetische theorie als redelijker aanvaard.
Er zijn echter bepaalde afwegingen met betrekking tot het evolutionaire proces van bryofytalgen en de overgangsperiode van landplanten naar pteridofyten. Deze twee belangrijke veranderingen kunnen het best worden geanalyseerd met behulp van de neodarwinistische theorie en andere evolutionaire genetische processen als referentie.
De term terminale meiose wordt ook gebruikt, aangezien dit proces plaatsvindt aan het einde van de levenscyclus van deze cellijn. Deze organismen bestaan uit diploïde cellen en haploïde cellen worden weergegeven door gameten.
Concluderend, de sporofyt vormt geen gameten maar haploïde sporen door meiose. Deze sporen delen zich door mitose en worden gametofyten, die rechtstreeks gameten produceren.
Sporofyten in landplanten
Bij deze plantensoorten wordt de levenscyclus gevormd door een afwisseling van generaties: van diploïde sporofyt tot haploïde gametofyt. Wanneer de mannelijke gameet en de vrouwelijke gameet zich verenigen en bevruchting plaatsvindt, wordt een diploïde cel, de zygote genaamd, gecreëerd, die de generatie van sporofyten regenereert.
Op deze manier is de levenscyclus van de landplant diplo-haplonisch, met intermediaire of sporenmeiose. Alle landplanten, met uitzondering van bryofyten en pteridofyten, zijn heterosporale exemplaren, wat betekent dat de sporofyt aanleiding geeft tot twee verschillende soorten sporangia (megasporangia en microsporangia).
De megasporangia veroorzaken de macrosporen en de microsporangia veroorzaken de microsporen. Deze cellen zullen zich ontwikkelen tot respectievelijk vrouwelijke en mannelijke gametofyten.
De vorm van de gametofyt en de sporofyt, evenals hun ontwikkelingsgraad, zijn verschillend. Dit is wat bekend staat als alternatieve heteromorfe generaties.
Sporofyten in bryofytplanten (algen)
De groep bryofyten, waarin mossen en levermossen voorkomen, vertonen een dominante gametofytfase waarin de volwassen sporofyt voeding nodig heeft.
De embryonale sporofyt evolueert door celdeling van de zygoot in het vrouwelijk geslachtsorgaan of archegonium, en in zijn vroege ontwikkeling wordt het gevoed door de gametofyt. Door dit embryonale kenmerk in de levenscyclus te hebben (gemeenschappelijk voor alle landplanten), krijgt deze groep de naam embryofyten.
In het geval van algen zijn er generaties dominante gametofyten, bij sommige soorten zijn gametofyten en sporofyten morfologisch vergelijkbaar (isomorf). In paardenstaartplanten, varens, gymnospermen en angiospermen die tot op de dag van vandaag hebben overleefd, is een onafhankelijke sporofyt de dominante vorm.
Evolutie van bryophytes
De eerste landplanten hadden sporofyten die identieke sporen produceerden (isosporen of homosporen). De voorouders van gymnospermen perfectioneerden complexe heterosporische levenscycli waarin de mannelijke en vrouwelijke gametofyt-producerende sporen van verschillende grootte waren.
Vrouwelijke megaspores waren meestal groter en minder talrijk dan mannelijke microsporen.
In de Devoon-periode ontwikkelden sommige plantengroepen onafhankelijk heterosporia en later endosporia, waarin gametofyten minimaal worden getransformeerd in de wand van de sporen.
In exosporische planten, waaronder moderne varens, komen gametofyten uit de sporen, breken de wand van de sporen en ontwikkelen ze zich buiten.
In endosporische planten evolueren megagametofyten binnen het sporangium om een zeer kleine meercellige vrouwelijke gametofyt te produceren die vrouwelijke geslachtsorganen heeft (archegonia).
De eicellen worden in de archegonia bevrucht met vrij bewegend flagellerend sperma, geproduceerd door geminiaturiseerde mannelijke gametofyten in de vorm van pre-pollen. Het resulterende ei of zygote werd omgevormd tot de nieuwe generatie sporofyten.
Tegelijkertijd wordt de enkele grote meiospore of megaspore in het gemodificeerde sporangium van de oorspronkelijke sporofyt bewaard in de pre-ovule. De evolutie van heterosporia en endosporia wordt beschouwd als enkele van de eerste stappen in de evolutie van de zaden die de hedendaagse gymnospermen en angiospermen produceren.
Bryophytes vandaag
Gedurende 475 miljoen jaar hebben landplanten deze evolutionaire procedures geperfectioneerd en toegepast. De 300.000 soorten planten die tegenwoordig bestaan, hebben een complexe levenscyclus die sporofyten (sporenproducerende organismen) en gametofyten (gameetenproducerende organismen) afwisselt.
In niet-vasculaire planten, dat wil zeggen, ze hebben geen stengel of wortel (groene algen, mossen en levermossen), de structuur die met het blote oog zichtbaar is, is de gametofyt.
In tegenstelling tot vaatplanten zoals varens en zaadplanten, heeft het sporofyten. De sporofyt van een niet-vasculaire plant genereert haploïde eencellige sporen en als een product van meiose het sporangium.
Gedurende de natuurlijke geschiedenis van de aarde slaagt elke plantensoort erin om onafhankelijke ontwikkelingsmechanismen te behouden met betrekking tot embryonale processen en de anatomie van de soort. Volgens biologen is deze informatie essentieel om de evolutionaire oorsprong van de afwisseling van generaties te proberen te begrijpen.
- Bennici, A. (2008). Oorsprong en vroege evolutie van landplanten: problemen en overwegingen. Communicatieve en integratieve biologie, 212-218.
- Campbell, NA en Reece, JB (2007). Biologie. Madrid: Redactie Médica Panamericana.
- Friedman, W. (2013). Eén genoom, twee ontogenieën. Wetenschap, 1045-1046.
- Gilbert, S. (2005). Ontwikkelingsbiologie. Buenos Aires: Redactie Médica Panamericana.
- Sadava, DE, Purves, WH. (2009). Life: The Science of Biology. Buenos Aires: Redactie Médica Panamericana.