Alternanță de generații
Termenul de alternanță a generațiilor este utilizat pentru a descrie un proces din ciclul de viață al unor eucariote. El descrie o alternanță de forme care apare la plante și la unele protiste. O formă este diploidă, cu 2n cromozomi: sporofitul. Cealaltă formă este haploidă, cu un singur set de cromozomi: gametofitul. Ambele forme sunt pluricelulare.
În reproducerea sexuată, organismele au o fază haploidă cu un set de cromozomi și o fază diploidă cu două seturi de cromozomi. La animale, corpul (soma) este de obicei diploid, în timp ce faza haploidă este formată doar din gameți. La alte eucariote se poate produce alternanța generațiilor. Aceasta înseamnă că atât faza diploidă, cât și cea haploidă sunt organisme pluricelulare. Exemplul clasic este reprezentat de mușchi, unde planta verde este un gametofit haploid, iar faza de reproducere este sporofitul diploid. Cele două forme apar adesea împreună, așa cum se arată în ilustrația din dreapta
Termenul de alternanță a generațiilor se referă doar la ciclul sexual; organismele au adesea și o reproducere asexuată. Termenul nu trebuie confundat cu etapele ciclului de viață la animale, care pot arăta foarte diferit, dar în care toate celulele au două seturi de cromozomi.
Diagramă care arată alternanța de generații între un sporofit diploid (jos) și un gametofit haploid (sus)
Mușchiul tipic: corp haploid verde și sporofit diploid maro.
Plante
Alternanța generațiilor este un concept important în evoluția plantelor. Toate plantele terestre au alternanță de generații.
La mușchi și la rudele lor (briofite), gametofitul haploid este generația dominantă, iar sporofitele diploide sunt tulpini cu sporangium care cresc din gametofite. La ferigi, sporofitul diploid este mult mai mare, dar gametofitul haploid este, de asemenea, o plantă mică, care poate crește mult timp.
În cazul plantelor cu flori (Angiosperme), generația sporofită reprezintă aproape întregul ciclu de viață (planta verde, rădăcinile etc.), cu excepția micilor structuri reproductive (polen și ovule).
Sporofitul produce spori (de unde și numele), prin meioză. Aceștia se transformă într-un gametofit. Atât sporii, cât și gametofitul rezultat sunt haploizi, ceea ce înseamnă că au jumătate din numărul de cromozomi. Mai târziu, gametofitul matur produce gameți masculi sau feminini (sau ambii) prin mitoză. Fuziunea gameților masculi și feminini (fertilizare) produce un zigot diploid care se dezvoltă într-un nou sporofit. Acesta este ciclul care este cunoscut sub numele de alternanță de generații sau alternanță de faze.
Ca factor în evoluția plantelor
În lucrarea de referință Variație și evoluție la plante, Stebbins a discutat modul în care alternanța generațiilor este legată de evoluția generală a plantelor. El a început:
"Cea mai izbitoare diferență dintre ciclul sexual al animalelor și cel al plantelor este că, cu excepția câtorva protozoare, animalele sunt diploide în toate stadiile, în timp ce aproape toate plantele au un stadiu haploid de durată mai mare sau mai mică. În plus, succesiunea tipurilor de alternanță a generațiilor... este una dintre cele mai cunoscute caracteristici ale evoluției plantelor... Generația diploidă a evoluat, fără îndoială, în mod independent de mai multe ori".
Mai târziu, Stebbins comentează:
"Condiția diploidă aduce o creștere a flexibilității, deoarece face posibilă condiția de dominanță și recesivitate genetică. Într-un organism haploid, fiecare nouă mutație este expusă imediat acțiunii selecției... Într-un organism diploid, pe de altă parte, fiecare nou mutant apare ca heterozigot și, dacă este recesiv, este protejat de selecție".
Ideea este că, în cazul diploidelor, noile alele sunt adăpostite și (în mod colectiv) reprezintă un rezervor de variație potențială în cadrul populației.
Alge
Majoritatea algelor au generații de gametofite dominante, dar la unele specii gametofitele și sporofitele sunt morfologic similare (izomorfe).
Bryophytes
Briofitele (mușchi, hepatofite și cornete) au un stadiu de gametofit dominant, în care sporofitul adult depinde de gametofit pentru nutriție. Sporofitul se dezvoltă din zigotul din interiorul organului sexual feminin, astfel încât dezvoltarea sa timpurie este hrănită de gametofit.
Plante vasculare
Un sporofit independent este forma dominantă la toate clubmosele, coada-calului, ferigi, gimnosperme și angiosperme (plante cu flori) care au supraviețuit până în prezent.
Evoluția anterioară
Plantele terestre timpurii aveau sporofite care produceau spori identici: arătau la fel indiferent de sexul în care se dezvoltau. Strămoșii gimnospermelor au dezvoltat cicluri de viață heterosporoase complexe: sporii care produc gametofitele masculine și feminine aveau dimensiuni diferite. Megasporii femelei tindeau să fie mai mari și mai puțini la număr decât microsporii masculi.
În timpul Devonianului, mai multe grupuri de plante au evoluat în mod independent spre heterosporie și, mai târziu, spre endosporie, în care megasporii unici au fost păstrați în interiorul sporangiei sporofitului părinte. Acești megaspori endosporici aveau un gametofit femelă multicelular în miniatură, cu organe sexuale feminine și ovule. Ovulele erau fertilizate de spermatozoizii care înotau liber, produși de gametofitele masculine miniatuarizate, transportate de vânt sub formă de prepolen.
Zigotul rezultat s-a dezvoltat în următoarea generație de sporofit în timp ce se afla încă în interiorul unui singur megaspor mare de sex feminin din sporangiul sporofitului părinte. Evoluția heterosporiei și endosporiei a fost unul dintre primii pași în evoluția semințelor de tipul celor produse de gimnosperme și angiosperme.
La ferigi, gametofitul este mai mic decât sporofitul. În figurile 1-3, gametofitul (prothallus) a crescut dintr-un spor. Fig. 4 gametofitul complet dezvoltat este o plantă mică și plată, în mare parte doar un singur strat de celule. Fig. 5 după ce o celulă-ou lângă centrul gametofitului a fost fertilizată, aceasta se transformă într-o plantă de ferigă cu frunze și rădăcini.
La plantele cu flori, sporofitul cuprinde întregul corp pluricelular, cu excepția polenului și a megagametofitului din interiorul ovulului.
Procese similare la alte organisme
Unele Chromalveolata, unele ciuperci și unele mucegaiuri au ceea ce pare a fi o adevărată alternanță de generații. Aceste grupuri includ o gamă atât de largă de tipuri diferite încât este dificil de spus cât de comun este fenomenul. Cu siguranță, mucegaiurile de mucegai nu sunt un grup monofilitice, iar acest lucru poate fi valabil și pentru celelalte două grupuri,
Animale
a se vedea și ciclul de viață
Alternanța de generații între o generație diploidă multicelulară și o generație haploidă multicelulară nu există la animale.
La unele animale, există un ciclu de viață cu diferite stadii diploide. Acest lucru a fost numit uneori, în mod eronat, "alternanță de generații", dar este foarte diferit de ceea ce se întâmplă la plante și la unele protiste. Cel mai frecvent caz este acela că există două generații distincte, în care doar una dintre ele are reproducere sexuală. Printre animalele la care s-a constatat acest lucru se numără Cnidaria și Tunicates. Imaginile din dreapta prezintă cazul meduzelor: Meduza arată diferit de polip, sunt fenotipuri diferite. Numai meduza se reproduce sexual.
Alte animale cu forme de ciclu de viață includ paraziți, cum ar fi anumiți flukes, care trăiesc în diferiți melci pentru o parte din viața lor și în vertebrate pentru o altă parte.
În unele cazuri, ciclul include mai mult de două generații. În acest caz, doar o singură etapă utilizează reproducerea sexuată. La afide, de exemplu, există o generație care se reproduce pe cale sexuală și până la patruzeci care utilizează partenogeneza, un tip de reproducere asexuată.
Forma de meduză a unei meduze
Polipi de meduză
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este termenul de alternanță a generațiilor?
R: Alternanța generațiilor este un termen utilizat pentru a descrie o alternanță de forme în ciclul de viață al plantelor (și al unor protiști). O formă este diploidă, cu 2n cromozomi (sporofitul), iar cealaltă formă este haploidă, cu un singur set de cromozomi (gametofitul). Ambele forme sunt pluricelulare.
Î: Cum funcționează reproducerea sexuală?
R: În reproducerea sexuată, organismele au o fază haploidă cu un set de cromozomi și o fază diploidă cu două seturi de cromozomi. La animale, corpul (soma) este de obicei diploid, în timp ce faza haploidă este formată doar din gameți.
Î: Ce înseamnă când eucariotele au o alternanță de generații?
R: Atunci când eucariotele au o alternanță de generații, înseamnă că atât faza diploidă, cât și cea haploidă sunt organisme pluricelulare. Exemplul clasic este reprezentat de mușchi, unde planta verde este un gametofit haploid, iar faza reproductivă este un sporofit diploid.
Î: Acest termen se referă la reproducerea sexuată sau asexuată?
R: Termenul "alternanță de generații" se referă doar la reproducerea sexuală; organismele pot avea, de asemenea, și reproducere asexuată.
Î: Acest termen se referă la etapele ciclului de viață la animale?
R: Nu; acest termen nu trebuie confundat cu etapele ciclului de viață la animale, care pot arăta foarte diferit, dar în care toate celulele au două seturi de cromozomi.
Î: Ce tip de organism are, de obicei, o alternanță între două forme?
R: Plantele (și unele plante protiste) au de obicei o alternanță între două forme - o formă fiind diploidă cu 2n cromozomi (sporofitul) și o altă formă fiind haploidă cu un singur set de cromozomi (gametofitul). Ambele forme sunt pluricelulare.
