До недавнего времени гаметофиты папоротника часто считались ахиллесовой пятой жизненного цикла папоротника.
У гаметофитов отсутствуют устьица и корни, они не имеют сосудистой ткани, в основном имеют толщину одного клеточного слоя и нуждаются в бесплатной воде для оплодотворения, что делает их неподходящими для выживания в колеблющейся среде.
Но «естественный отбор не терпит ошибок», и исследователи недавно начали открывать уникальные инновации и эволюционные приспособления, которыми обладают гаметофиты папоротника.
Нигде это не проявляется так явно, как в обсуждаемых здесь долгоживущих эпифитных гаметофитах.
Обладая способностью увеличивать продолжительность жизни и бесполое размножение, некоторые виды даже полностью отказались от поколения спорофитов, и все же им все же удается поддерживать большие популяции и распределения.
Хотя эти виды были относительно хорошо изучены и охарактеризованы в умеренных регионах, где они являются наиболее заметными, мы только сейчас начинаем обнаруживать закономерности пространственно разделенных поколений папоротников в тропиках.
Есть несколько препятствий, которые необходимо преодолеть, чтобы тщательно документировать и понимать эту картину в тропических регионах.
Благодаря технологическим достижениям в секвенировании ДНК, таким как описанные выше подходы к штрих-кодированию ДНК, используемые в Японии, Тайване и на Таити, мы можем теперь идентифицировать гаметофиты папоротника на уровне видов, не полагаясь на морфологию.
Эти молекулярные инструменты могут быть особенно полезны при идентификации новых видов с независимыми гаметофитами в тропиках.
Например, в тропических лесах Центральной и Южной Америки можно легко найти густые участки гаметофитов папоротника, но неясно, как они связаны с близлежащими видами и популяциями, которые легко производят спорофиты.
Однако штриховое кодирование ДНК может быть успешным только при наличии тщательно отобранной эталонной библиотеки, что подчеркивается невозможностью идентифицировать несколько предполагаемых независимых гаметофитов в Азии, описанных выше.
Технологии секвенирования следующего поколения, значительно увеличит охват справочной библиотеки и может расширить нашу способность уверенно идентифицировать гаметофиты по видам.
Результаты таких исследований, вероятно, позволят обнаружить новые виды и выявить еще более разобщенные популяции, увеличив число папоротников, которые показывают разделение поколений.
Эти генетические ресурсы могут также использоваться для изучения филогенетических связей, биогеографических закономерностей, закономерностей потока генов и генетической структуры среди популяций.
Помимо фундаментальных проблем идентификации, наше понимание основ экологии и демографии многих из этих видов папоротников крайне отсутствует.
Учитывая возможности микроклиматических вариаций для ограничения производства спорофитов, необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы определить, какие факторы окружающей среды могут влиять на эту модель и при каком пороге производство спорофитов ингибируется.
Классические экологические подходы, в том числе общие садовые и манипулятивные эксперименты, могут быть использованы для прямого тестирования роли микроклимата.
Это критические вопросы, которые необходимо решить, потому что изменения климата Земли могут сделать многие районы непригодными для этих популяций, содержащих только гаметофит, а также могут ограничить производство спорофитов, что поставило бы под угрозу способность видов колонизировать новые места обитания, если у них есть небольшие популяции и/или гаметофиты, в которых отсутствуют геммы.
Для тех видов папоротников, которые, по-видимому, утратили способность полностью продуцировать спорофиты, количественные признаки локусов или ассоциативные генетические исследования могут быть полезны при определении того, какие гены кодируют продукцию спорофитов и какие гены были утеряны у этих видов.
