Если с дуба упадет желудь и прорастет, то для саженца дерево будет «дедом». «Родители» новорожденного прожили свою жизнь совершенно незаметно, и эта скрытность свойственна всем сухопутным растениям.
Но прежде чем говорить о растениях, уместно будет вспомнить, как все устроено у животных. В каждой их клетке по две копии генома, что говорит о диплоидности. Но это не относится к сперматозоидам и яйцеклеткам. В них только по одному набору хромосом, и это гаплоиды. Они не могут развиваться сами по себе. Сливаясь, они дают диплоидную клетку, превращающуюся в новое живое существо. У растений, тем временем, гаплоидные клетки развиваются самостоятельно. Они фактически чередуют генерации диплоидных и гаплоидных организмов. Называется это чередованием поколений.
Теперь немного подробнее. У диплоидной клетки растения, как уже понятно, две копии генома. Но она в целях размножения производит не сперматозоиды и яйцеклетки, а гаплоидные споры (спорофиты). Те вырастают в новое многоклеточное растение, где у каждой клетки всего одна копия генома. Оно производит гаплоидные гаметы. Это что-то вроде растительного аналога сперматозоидов и яйцеклеток. Виды, размножающиеся с помощью спор, производят «гаметофиты», которые генерируют гаметы. Последние находят друг друга в живой природе, сливаются и производят спорофит, после чего описанный цикл запускается заново. Немного облегчить понимание вышесказанного можно, экстраполировав все на человека. Представьте себе некоего «диплоида», который сам, без посторонней помощи, рожает «детей-гаплоидов», и только те производят потомство привычным для нас способом.
Как вообще могла появиться столь странная система размножения? Оказывается, она присуща не только растениям. Чередование поколений вполне самостоятельно развилось в эволюционной истории несколько раз, но все представители царства флоры, по-видимому, унаследовали его от общего предка. В самом начале спорофиты и гаметофиты жили примерно поровну и, возможно, были очень похожи друг на друга. Но у растений, доживших до наших дней, одна из форм превалирует. У мхов это гаплоидные гаметофиты – у них одна копия генома и они производят гаметы. Спорофиты изредка выстреливаются в виде похожего на бутон цветка на высоком стебле. Они генерируют споры, из которого вырастает всем привычный мох.
С другой стороны, у сосудистых растений, к коим относятся деревья, цветы, кустарники и папоротники, доминирующими являются спорофиты. Гаметофиты папоротника выглядят как зеленые брызги, и их при желании можно заметить. Но у цветковых, хвойных, гинкго и многих других растений перекос настолько силен, что ботаникам приходится препарировать их, дабы увидеть гаметофиты. Таким образом, мы действительно можем говорить о невидимых поколениях. Полностью развившийся гаметофит - это всего лишь пара клеток, генерирующих пыльцу. Он встроен в ту или иную структуру цветка, во всем зависит от своего родителя, но производит материал, необходимый растению для дальнейшего размножения. Вот почему упомянутый саженец дуба является, по существу, внуком большого и мощного дерева, с которого упал желудь.
Но какое преимущество может дать этот механизм? Возможно, он позволяет растениям и другим организмам пользоваться как надежностью бесполого размножения, так и генетическим разнообразием полового. Это делает тот или иной вид более подготовленным к сюрпризам, которые способна преподнести окружающая среда. Также растения пользуются преимуществами как диплоидного, так и гаплоидного генома. В первом случае посредством «резервного копирования» исправляются нежелательные мутации. Во втором они банально отсеиваются.
Относительно же того, почему растения стали настолько выражено отдавать предпочтение только одной из форм, ученые продолжают оживленно спорить. Возможно, в случае с сосудистыми растениями большую роль сыграл процесс заселения поверхности суши. Предполагается, что ранние представители царства флоры, как, в частности, современные мхи и бриофиты, нуждались в большом количестве воды. Это ограничивало возможности их размножения, но гаплоидные споры были способны развиваться без пары, самостоятельно, что облегчало распространение в засушливые периоды. Но диплоидному геному, отличающемуся разнообразием и имеющему резервные копии, адаптироваться к суше было легче. Некоторые ученые думают, что сосудистая ткань, позволяющая существовать вдали от водных источников, появилась у растений благодаря спорофитам. В этом случае гаметофиты были обречены «не высовываться» и быть зависимыми от воды, ведь они не могли изменять свой генетический механизм настолько же быстро, как их «дети». Но, повторим, это до сих пор открытый вопрос.
Люди, кстати, могут воспользоваться теми возможностями, которые дает описанный выше механизм. В наши дни исследователи подвергают пыльцу стрессу – до тех пор, пока она не начинает превращаться в «эмбрион» без встречи с «яйцеклеткой». Затем с помощью некоторых химических веществ можно заставить её удвоить количество своих хромосом. По сути, это провоцирует пропуск положенного природой поколения, позволяя создать псевдоклон родительского растения. Для селекционеров это настоящая находка, так как они получают возможность быстро выводить новые сорта, не возясь с родословной и половым размножением.
Друзья! С августа Дзен поменял систему монетизации и доход с канала сильно просел. Если вы хотите нас поддержать, то можете прочитать статьи ниже или перейти на страницу канала и выбрать интересующие вас публикации там. Если вдруг кто-то хочет поддержать выход публикаций материально, то это можно сделать здесь.
Также напоминаю, что у нас есть Телеграм канал в котором каждый день выходят интересные посты и новости о космосе и астрономии. Спасибо за то, что остаетесь с нами!
Возможно вы не читали эти статьи:
