EVOLUTIE VAN PLANTEN: OORSPRONG-MODERNE PLANTEN - BIOLOGIE - 2026

De evolutie van planten begon mogelijk met een zoetwatergroep die doet denken aan de huidige groene algen en hieruit zijn alle huidige groepen ontstaan: mossen, clubmossen, paardenstaarten, varens, gymnospermen en angiospermen.

Planten kenmerken zich doordat ze een zeer gevarieerde groep zijn en met een opmerkelijke plasticiteit. Vanuit het oogpunt van evolutionaire biologie maken ze de studie mogelijk van een belangrijke reeks mechanismen en unieke gebeurtenissen, bijvoorbeeld soortvorming door polyploïdie in angiospermen.

Bron: door Maulucioni, van Wikimedia Commons

Tijdens dit evolutionaire proces dat aanleiding gaf tot deze monofyletische groep, verschenen innovaties zoals de celwand die voornamelijk uit cellulose bestaat - een polymeer dat bestaat uit zich herhalende glucose-eenheden.

De monofyletische beschouwing van planten impliceert de initiële opname van cyanobacteriën, die aanleiding gaven tot de verscheidenheid aan plastiden (inclusief chloroplasten, gerelateerd aan het fotosyntheseproces) door endosymbiotische gebeurtenissen. Deze gebeurtenis vond plaats in de gemeenschappelijke voorouder van deze lijn.

Multicellulariteit (organismen met meer dan één cel) en proliferatie van het apicale meristeem, een soort asymmetrische celdeling en zygotische retentie, kwamen ook voor. De meest opvallende innovatie van planten was echter de kolonisatie van het terrestrische milieu.

Hieronder zullen we enkele algemene aspecten van de evolutie van planten beschrijven en daarna zullen we ingaan op de oorsprong van elke groep.

Evolutionaire mechanismen

De evolutionaire mechanismen die betrokken zijn bij de oorsprong van planten zijn dezelfde die veranderingen in andere levende groepen veroorzaakten: natuurlijke selectie en genetische of genetische drift.

Darwinistische natuurlijke selectie is een evolutiemechanisme dat bestaat uit het differentiële reproductieve succes van individuen. Wanneer de planten een bepaald erfelijk kenmerk hadden (dat wil zeggen, overgedragen van ouders op kinderen) en dit kenmerk hen in staat stelde meer nakomelingen achter te laten, nam deze vorm toe in de populatie.

Het andere mechanisme is gen-drift, dat bestaat uit de willekeurige of stochastische variatie van allelfrequenties.

Evenzo speelden co-evolutieprocessen met dieren een fundamentele rol. Zoals bestuiving en zaadverspreiding in angiospermen.

Evolutie van de plannen van het plantenlichaam

De verandering in de lichaamsplannen van de planten houdt verband met fundamentele variaties die optraden in de sporofyt- en gametofytfasen. De uitgevoerde onderzoeken suggereren dat de haploïde fase voorheen complexer was.

Deze trend onderging echter een omkering: de gametofyt begon de meest in het oog springende fase te worden. Dit fenomeen heeft de morfologische diversiteit van het Devoon drastisch vergroot.

Geologische perioden van het verschijnen van elke groep

Het fossielenbestand biedt ons een ongelooflijke bron van informatie over de evolutie van alle levende organismen, hoewel het niet perfect en niet compleet is.

Bryofyten, zeer eenvoudige organismen zonder vaatweefsel, zijn bekend sinds het Ordovicium.

De oudste lagen bestaan ​​uit zeer eenvoudige structuren van vaatplanten. Later, in het Devoon en Carboon, deed zich een immense proliferatie van varens, clubmossen, paardestaart en progymnospermen voor.

In het Devoon verschenen de eerste zaadplanten. De Mesozoïsche flora bestond dus voornamelijk uit individuen die aan gymnospermen deden denken. Ten slotte verschijnen angiospermen in het Krijt.

Evolutie van algen

Algen zijn de meest primitieve groep. Met hen correspondeert de oorsprong van de eerste fotosynthetische cel als gevolg van een endosymbiose-gebeurtenis: een cel heeft een bacterie met fotosynthetische capaciteiten opgenomen.

Dit is een redelijk geaccepteerde verklaring geweest voor de evolutie van chloroplasten, en het geldt ook voor mitochondriën.

Evolutie van bryophytes

Bryophytes worden verondersteld de eerste organismen te zijn die afwijken van algen. Ze komen overeen met de eerste groep landplanten. De belangrijkste kenmerken zijn het ontbreken van een wortelstelsel en een vasculair systeem dat is samengesteld uit xyleem en floëem.

Bryophytes domineerden de prehistorische omgevingen gedurende de eerste 100 miljoen jaar vanaf de oorsprong van planten.

Evolutie van vasculaire pitloze planten

Vasculaire pitloze planten

Vaatplanten begonnen te diversifiëren in het Carboon, met name in pitloze vaatplanten.

Net als bryophytes hebben de zwemmende gameten van pitloze planten water nodig om beide geslachtscellen te ontmoeten. Om deze reden wordt aangenomen dat de eerste vormen van vaatplanten beperkt waren tot vochtige omgevingen die de voortplanting bevorderden.

De fossielen en voorouders van vaatplanten dateren van 420 miljoen jaar geleden. De organismen werden gekenmerkt door een vertakte sporofyt, onafhankelijk van de gametofytische fase voor hun groei en ontwikkeling. Deze vertakkingen maakten hun kleine formaat goed - ze waren zelden groter dan vijftig centimeter.

Deze opstelling vergemakkelijkte de productie van sporen en verhoogde zo de kans op overleving en voortplanting.

De meest primitieve groep vaatplanten zijn de moderne soorten lycofyten (clubmossen, selaginella en varens of isoettes). De lycofyten ontwikkelden zich in moerassen en soortgelijke terreinen, totdat de gigantische vormen uitstierven en de kleine die we vandaag waarnemen.

Varens stralen sinds hun oorsprong in het Devoon uit, samen met hun verwanten de haarstaarten en borstelvarens.

Belang van vaatweefsel en wortels

Vaatplanten hebben - zoals hun naam al aangeeft - vaatweefsel, dat is onderverdeeld in floëem en xyleem. Deze structuren zijn verantwoordelijk voor de geleiding van zouten en voedingsstoffen door het hele lichaam van de plant.

Door de verwerving van verhout weefsel konden de planten in omvang toenemen in vergelijking met bryophytes. Deze stengels verhinderden kantelen en doorhangen en konden voedingsstoffen en water tot aanzienlijke hoogten transporteren.

Wortels zorgen er daarentegen voor dat planten zich aan het bodemoppervlak kunnen verankeren, waardoor ze water en voedingsstoffen kunnen opnemen. De wortels spelen ook een fundamentele rol om de plant een grotere maat te laten bereiken. Het wortelstelsel dat in de fossielen wordt waargenomen, lijkt sterk op het huidige.

De oorsprong van de wortels is nog onduidelijk in de evolutionaire geschiedenis. Het is niet bekend of ze in een enkele gebeurtenis in de voorouder van alle vaatplanten zijn verschenen, of in meerdere gebeurtenissen - wat bekend staat als convergente evolutie.

Evolutie van vasculaire zaadplanten

In het Carboon vertakten planten zich in twee grote groepen zaadplanten: gymnospermen en angiospermen.

Evolutie van gymnospermen

Aanvankelijk deden de zaailingen denken aan een varen. Gymnospermen zijn planten zonder bloemen, die allemaal binnen een vergelijkbaar patroon uitstraalden. De meest voorkomende zijn tegenwoordig pijnbomen en cipressen. Enkele van de oudste exemplaren zijn ginkgo's, cycaden en gnetales.

Evolutie van bloeiende planten: angiosperm

Bloeiende planten, of angiospermen, zijn een plantengroep die de meeste planten op aarde vormt. Tegenwoordig zijn ze overal verspreid en bevatten ze vormen die zo gevarieerd zijn als bomen, struiken, grasvelden, tarwe- en maïsvelden, en alle gewone planten die we met bloemen waarnemen.

Voor de vader van de evolutiebiologie, Charles Darwin, vertegenwoordigde de plotselinge verschijning van deze groep een raadselachtige gebeurtenis die zich uitstrekte over een immense verspreiding.

Tegenwoordig wordt de groep die aanleiding gaf tot de angiospermen beschouwd als een groep primitieve gymnospermen - een struikachtig organisme. Hoewel er geen specifieke kandidaat is, worden sommige levensvormen met intermediaire kenmerken tussen de twee groepen vermoed, uit het Mesozoïcum en het Paleozoïcum.

Historisch gezien werd deze transformatie geaccepteerd, omdat het gemakkelijk is om de transformatie van structuren die eitjes (typisch voor gymnospermen) in vruchtbladen kunnen dragen, voor te stellen. Sinds kort is het niet meer gebruikelijk om actief op zoek te gaan naar deze vormen van transitie.

De eerste fossielen van angiospermen (en andere sporen zoals stuifmeelkorrels) dateren van meer dan 125 miljoen jaar geleden.

De bloem

De meest relevante innovatie van angiospermen is de bloemstructuur. Er wordt gespeculeerd dat de primitieve bloemen de morfologie hadden van een huidige magnolia, bestaande uit vele vruchtbladen, meeldraden en stukken van het bloemdek.

In termen van visuele en olfactorische stimuli is de bloem een ​​aantrekkelijk orgaan voor bestuivers. Dit kunnen gewervelde dieren zijn (zoals vogels en vleermuizen) of ongewervelde dieren (zoals bijen, wespen of vliegen). Bestoven worden is een duidelijk voordeel voor de plant: het verspreidt stuifmeel veel beter dan de wind.

Bestuiving was een geselecteerde gebeurtenis, want hoe meer dieren de planten bezochten, ook de zaadproductie. Dus elke verandering die het bezoek positief had verhoogd, bood onmiddellijk een groot selectief voordeel voor het individu.

Bloeiende planten die door een bepaalde willekeurige mutatie bijvoorbeeld een voedingsstof begonnen af ​​te scheiden die een bestuiver aantrok, hadden een selectief voordeel ten opzichte van hun soortgenoten die deze eigenschap niet hadden.

Bovendien vertegenwoordigt de vrucht ook een beloning die rijk is aan energie voor het dier dat het consumeert. Na de vertering ontlast het dier en verspreidt daardoor de zaden. Zo spelen veel vogels en fruitvleermuizen een onmisbare rol als zaadverspreider in bossen.

Referenties

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologie: wetenschap en natuur. Pearson Education.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Uitnodiging voor biologie. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionaire analyse. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolutie. Sinauer.
5. Raven, PH, Evert, RF, en Eichhorn, SE (1992). Plant Biology (Vol. 2). Ik draaide me om.
6. Rodríguez, EV (2001). Fysiologie van de productie van tropische gewassen. Redactioneel Universiteit van Costa Rica.
7. Taiz, L., en Zeiger, E. (2007). Plantenfysiologie. Jaume I. Universiteit