Найти в Дзене
Биология в основе

Бесполый спорофит папоротников и ненормальный гаметофит мхов

У папоротников не бывает цветков. Для размножения у них на листьях отрастает кое-что другое - сорусы. Из них высыпают споры. Они гаплоидные как яйцеклетки и сперматозоиды, но таковыми не являются. Гаплоидность означает, что клетка содержит одинарный набор хромосом - как бы половинчатый от нормального (диплоидного). Гаплоидные споры папоротника одинаковые. И таким образом растение-спорофит (которое создает споры) можно считать бесполым. Из споры вырастает гаметофит папоротника - заросток. И уже на нем образуются яйцеклетки и сперматозоиды - то есть различающиеся гаплоидные клетки. Такое различие необходимо потому, что одни клетки должны быть способны подплыть к другим, в то время как последние должны "сидеть" на месте, чтобы питаться за счет породившего их организма. После оплодотворения прямо на гаплоидном заростке папоротника вырастает диплоидный спорофит - новое растение папоротника. И в этот момент папоротник с двумя "поколениями" на фактически одном растении чем-то походит на мо

У папоротников не бывает цветков. Для размножения у них на листьях отрастает кое-что другое - сорусы. Из них высыпают споры. Они гаплоидные как яйцеклетки и сперматозоиды, но таковыми не являются. Гаплоидность означает, что клетка содержит одинарный набор хромосом - как бы половинчатый от нормального (диплоидного).

Сорусы на нижней стороне листа папоротника
Сорусы на нижней стороне листа папоротника

Гаплоидные споры папоротника одинаковые. И таким образом растение-спорофит (которое создает споры) можно считать бесполым. Из споры вырастает гаметофит папоротника - заросток. И уже на нем образуются яйцеклетки и сперматозоиды - то есть различающиеся гаплоидные клетки. Такое различие необходимо потому, что одни клетки должны быть способны подплыть к другим, в то время как последние должны "сидеть" на месте, чтобы питаться за счет породившего их организма.

После оплодотворения прямо на гаплоидном заростке папоротника вырастает диплоидный спорофит - новое растение папоротника.

Заросток (гаметофит) папоротника с восходящей ветвью спорофита
Заросток (гаметофит) папоротника с восходящей ветвью спорофита

И в этот момент папоротник с двумя "поколениями" на фактически одном растении чем-то походит на мох.

В отличие от папоротников у мхов роль главного растения берет на себя гаметофит. Это достаточно уникальное явление. Отрастающий на нем после оплодотворения спорофит никогда на становится самостоятельным, сам не фотосинтезирует, а всю жизнь питается за счет гаметофитного растения мха. И вся его роль сводится к созданию и рассыпанию гаплоидных бесполых спор, которые дают начало следующему поколению гаметофита.

Мох Кукушкин лен. Коробочки спорофита на зеленом гаметофите
Мох Кукушкин лен. Коробочки спорофита на зеленом гаметофите
Поколения мха
Поколения мха

Можно представить, что в процессе эволюции вырастающий из гаметофита спорофит, который потом начал укореняться у папоротников, сначала вырастал у мхов исключительно для спороношения.

В обоих случаях половое поколение - гаплоидный гаметофит. Потому что образует гаметы - яйцеклетки и сперматозоиды, способные сливаться между собой. Бесполое поколение - спорофит. Потому что образует одинаковые споры.

Если бы подобное было у диплоидных людей, то вместо яйцеклеток и сперматозоидов все бы образовывали гаплоидные споры. Такие люди были бы бесполые и не нуждались в партнере для размножения. Из спор развивались бы другие люди - гаплоидные. И уже они различались бы по полу, так как одни производили бы яйцеклетки, другие - сперматозоиды. Таким партнер был бы необходим, а в качестве потомков появлялись бы диплоидные люди - спорофит.

Однако такое чередование поколений - это несерьезно, так как эволюции зачастую не нужны гаплоидные организмы. У большинства видов диплоидные сразу образуют половые гаплоидные клетки и, следовательно, различаются по полу.

Возможно у мхов фотосинтезирующий гаметофит возник как способ выхода их предка-водоросли из воды на сушу, приспособления к размножению. Ведь по-сути размножение и расселение происходит с помощью спор, в то время как оплодотворенные гаметы остаются на том же месте: условно один гаметофит дает один спорофит.

Однако выгода диплоидности спорофита начала побеждать уже у папоротника. Далее к голосеменным и цветковым растениям гаметофит продолжил редуцироваться до уровня всего нескольких клеток.