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.
