Чередование поколений наблюдают в жизненном цикле

Что такое смена поколений

Чередование поколений – это тип жизненного цикла у наземных растений, а некоторые водоросли в котором последующие поколения людей чередуются между гаплоидный а также диплоид организмы. Это можно противопоставить половое размножение у животных, у которых в каждом поколении обнаружены как гаплоидные, так и диплоидные клетки. Смена поколений имеет несколько отличительных черт, и эти черты могут быть слегка изменены между вид, Как правило, поколения чередуются между спорофитами, способными создавать споры, и гаметофитами, способными создавать гамет.

Чередование жизненного цикла поколений

Спорофит

Чтобы сформировать спорофит, две гаплоидные гаметы собираются вместе, чтобы сформировать диплоид зигота, Как правило, гаплоидные организмы определяются наличием «n» числа хромосом. Когда две гаметы одного и того же вида объединяются, каждая из них имеет n хромосом. Следовательно, считается, что диплоидная зигота, которая образует, имеет 2n генетического материала, или ровно в два раза больше. Мало того, что в два раза больше ДНК, но он представляет коды для тех же белков в том же организм, Спорофит является многоклеточный Организм сформирован из нескольких раундов митоз на зиготе. Таким образом, индивидуум-спорофит остается организмом.

Затем, когда спорофит достигает зрелости, наступает ключевой момент смены поколений. У спорофита развиваются органы, известные как спорангия. Эти специализированные репродуктивные органы используются для создания одноклеточных гаплоидных спор. Эти клетки будут выпущены в воздух или воду и унесены. Когда они достигнут подходящей среды, они начнут процесс превращения в гаметофит.

гаметофита

Это представляет следующее поколение в чередовании поколений, поскольку гаплоидная спора создана. Спора технически новый организм, и имеет только половину ДНК в качестве родительского организма. Эта спора подвергнется последовательным митозам, чтобы сформировать нового многоклеточного индивидуума – гаметофит. Там, где поколение спорофитов создает споры, поколение гаметофитов создает гаметы. Гамет вырабатываются специальными органами на гаметофите – гаметангии. Эти гаметы затем передаются в окружающую среду или передаются между растениями.

Когда они находят противоположность гамета, они начинают процесс слияния, чтобы сформировать другую зиготу. Эта зигота в конечном итоге станет спорофитом, и чередование поколений продолжит вращаться. Хотя это упрощенная версия смены поколений, существует много сложностей, которые будут обсуждаться ниже. Из-за этих сложностей и из-за того, что все растения подвергаются некоторой версии смены поколений, ученые предпочитают ссылаться на другие аспекты своих репродуктивных циклов для определения вида.

Самая простая форма смены поколений находится в папоротнике, как показано ниже. Как видно из диаграммы, гаметофит и спорофит – это явно разные люди. Это не всегда так.

Осложнения с чередованием поколений

Половые гаметы

Есть много дополнительных факторов, которые могут усложнить эту основную тему смены поколений. Наиболее заметным осложнением является пол. Как спорофиты, так и гаметофиты могут иметь пол. Кроме того, спорофит или гаметофит могут не быть полностью независимыми от другого поколения. Для примера рассмотрим цветущие растения. Некоторые цветы содержат как мужские, так и женские гаметофиты. У других видов цветов мужские и женские цветки разделены, но могут присутствовать на одном и том же растение, В других цветах отдельные спорофиты дают только определенный пол цветка.

Термины моногенный и диоидный используются для описания гаметофитов. Если оба пола содержатся в одном и том же особе, этот вид моноусен. Если они разделены, то чередование поколений двоякое. Это относится только к гаметофиту.

В спорофите используемые термины являются однодомными и двудомными. Здесь они описывают, будет ли спорофит продуцировать оба пола, или же пол разделен на разные спорофиты. Важно отметить, что многие растения однодомные, но двудомные. Это означает, что один спорофит может производить как мужские, так и женские цветы. Многие другие комбинации этих различий в чередовании поколений можно наблюдать у различных видов растений и водорослей.

Различия в спорофите и гаметофите

При смене поколений у некоторых видов наблюдается неравномерное распределение по размеру или доминированию либо спорофита, либо гаметофита. У разных видов это можно изменить. В печеночники гаметофит является доминирующим поколением. Печеночник – гаметофитное растение. У папоротников верно обратное, и спорофит – более крупный и доминирующий особь. Это можно назвать спорофитным растением.

У других видов размер и форма спорофита и гаметофита практически неразличимы. Разница лишь в количестве ДНК, которую они несут, и в том, будут ли они производить споры или гаметы. Хотя может показаться, что они на самом деле ничего не делают, смена поколений все же позволяет половому размножению происходить. Это сильно смешивает гены и повышает адаптивность вида.

Спорофиты и гаметофиты разных видов также продуцируют разные типы спор и гамет. Если гаметы одинаковы, это называется изогамия. Некоторые виды зеленых водорослей производят только один тип гаметы. Они оба жгутиковые и плавают в открытой воде, пока не найдут друг друга. Эта схема не особенно полезна для наземных растений. Большинство наземных растений показывают анизогамию или разницу в их гаметах. Это чаще всего рассматривается как разница между подвижной мужской гаметой и более крупной, неподвижной женской гаметой, или спермой и ооцитами. В других случаях это рассматривается только как разница в размерах.

Ниже приведено графическое изображение двудомного двудомного анизогаметного растения. Это означает, что у растения есть отдельные особи как гаметофитов, так и спорофитов, и что производимые им гаметы имеют разные размеры. Это было бы верно для дерева падуба или ивы, которое производит отдельные мужские и женские цветы на отдельных отдельных спорофитах.

Эволюция смены поколений

Ископаемые свидетельства и существование многих водорослей с упрощенным чередованием жизненных циклов поколений намекают на то, что эволюционное преимущество полового размножения посредством смены поколений – это то, что сделало земные растения достаточно приспособленными для колонизации земли. Чередование поколений учитывает как динамичный и изменчивый акт полового размножения, так и устойчивый и последовательный акт бесполое размножение.

Когда спорофит создает споры, клетки подвергаются мейоз что позволяет поколению гаметофитов рекомбинировать генетика подарок. Это допускает большое разнообразие. Поскольку растения колонизировали землю, они были изначально изоморфны, или гаметофиты и спорофиты выглядели и действовали примерно одинаково. Со временем большинство растений сочли целесообразным сократить один из этих жизненных циклов. У большинства цветковых растений в настоящее время значительно сокращен жизненный цикл гаметофита, в то время как печеночники и мхи пошли другим путем, предпочитая уменьшить цикл спорофитов. В большом разнообразии растений, живущих сегодня, есть почти все возможные варианты смены поколений.

викторина

1. Каково одно преимущество смены поколений перед бесполым видом?A. Бесполых видов очень мало генетическая рекомбинация B. Нет никаких преимуществC. Легче воспроизвести

Ответ на вопрос № 1

верно. В то время как размножение намного сложнее, чередование поколений позволяет рекомбинировать и тестировать гены так, как это позволяют немногие системы размножения.

2. В чем разница между сменой поколений у растений и половым размножением у млекопитающих?A. Млекопитающие чередуются только с каждым другим поколениемB. Млекопитающие не чередуют поколенияC. Млекопитающие производят сперму и яйца, где растения не

Ответ на вопрос № 2

В верно. Млекопитающие одинаковы для каждого поколения и не различаются между гаплоидными и диплоидными государствами. Некоторые животные, такие как пчелы, очень похожи между гаплоидом и диплоидом, но это определяет их пол в поколении и не меняется в течение нескольких поколений. У растений эта линия становится размытой по мере того, как гаметофит становится зависимым от спорофита, как это видно у многих цветковых растений.

3. Лучше ли иметь более доминирующий спорофит или более доминирующий гаметофит?A. СпорофитB. гаметофитаC. Ни!

Ответ на вопрос № 3

С верно. Доминирование определенного поколения полностью зависит от успехов и неудач прошлых поколений вида. Если спорофит имеет тенденцию быть слабее или более ранним, он станет менее заметным признаком в репродуктивном цикле. То же самое относится и к гаметофиту. Каждый вид сформировал жизненный цикл, который позволил ему дожить до настоящего времени, поэтому все по существу равны.

Ссылки

• Brusca, R.C. & Brusca, G.J. (2003). Беспозвоночные. Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc.
• Хартвелл, Л. Х., Худ, Л., Гольдберг, М. Л., Рейнольдс, А. Э. и Сильвер, Л. М. (2011). Генетика: от генов к геномам. Бостон: Макгроу Хилл.
• McMahon, M.J., Kofranek, A.M. & Rubatzky, V.E. (2011). Наука о растениях: рост, развитие и использование культурных растений (5-е изд.). Бостон: Прентинс Холл.

Источник

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора ЕГЭ по биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

По названию этой статьи не всем даже понятно о чем пойдет речь, не правда ли?

Но уверяю вас, что этот вопрос о чередовании поколений в мире живого важен для понимания того, как «обустроилась» жизнь вообще.

К тому же, судя по ответам учащихся на ЕГЭ, именно этот вопрос остается вовсе без ответа.

Есть ли чередование поколений у растений

Да, для водорослей и всех растений суши, размножающихся и спорами (мхи и папоротниковидные), и семенами (голосеменные и покрытосеменные), существует чередование двух стадий в их цикле развития, которые, может быть не совсем верно, называются «чередованием поколений».

Давайте вспомним, как называются эти стадии. Спорофит и гаметофит. Почему они так называются?

Спорофитом («споро» и «фит» – или «растение, образующее споры») называют: 1) ту часть жизненного цикла растения, которая завершается образованием бесполых структур – спор; 2) все клетки спорофита содержат нормальный (диплоидный) набор хромосом.

Но, какое «но» надо обязательно помнить: споры, прежде, чем высыпаться из коробочки (у мхов) или из спорангия (у папоротников) или споры семенных растений (из которых потом формируются гаметофиты) – претерпевают мейотическое или редукционное деление, становятся гаплоидными (n). Поэтому, все клетки той структуры растения, которые сформируются из этих гаплоидных спор, будут, естественно, тоже гаплоидными.

Теперь, относительно того, что надо знать про эту другую часть жизненного цикла растения, названную гаметофитом.

Гаметофитом («гамето» и «фит» – или «растение, образующее гаметы») называют: 1) ту часть жизненного цикла растения, которая завершается образованием половых структур – гамет; 2) все клетки гаметофита содержат половинный (гаплоидный) набор хромосом.

И здесь нам снова следует обратить внимание на одно большое «НО»: как формируются половые структуры на гаметофите – гаметы? Поскольку все клетки гаметофита формируются из гаплоидных спор, значит они образуются митозами, то и специальные половые клетки – гаметы на нем тоже образуются митозами – они ведь сразу гаплоидные (у животных же, мы помним, гаметы образуются мейотическим или редукционным делением).

Таким образом, у растений не только гаметы (половые клетки), являются гаплоидными (n), но и бесполые клетки – споры, тоже являются гаплоидными.

Почему же тогда споры – это бесполые клетки, а гаметы – половые клетки

Каждая гаплоидная спора (одна) не сливаясь ни с какой другой клеткой, то есть сама по себе, прорастая, образует новый организм (вернее другую жизненную стадию организма), генетически идентичную наследственному аппарату этой одной споры.

Таким образом, спора, являясь продуктом спорофита, сама образует будущий гаметофит. Такое размножение и называется бесполым.

Ткани гаметофита гаплоидные (они же развились из гаплоидных спор), из них формируются гаметы. Каждая гаплоидная гамета не образует новый организм. Только после стадии оплодотворения её другой гаметой, после объединения генетического материала (n) женской и (n) мужской гамет, образуется диплоидная (2n) зигота. Именно эта диплоидная зигота и даст начало новому будущему диплоидному организму (спорофиту).

Таким образом, гаметы, являясь продуктом гаплоидного гаметофита, только сливаясь попарно (мужские с женскими) обеспечат дальнейшее развитие организма. Поэтому такое размножение, в котором участвуют два партнера называется половым.

Что же является спорофитом и гаметофитом у споровых (водоросли, мхи и папоротниковидные) и семенных растений (голосеменные и покрытосеменные)

Мы подошли к ответу на вопрос, который вызывает наибольшую путаницу. Так вот, у водорослей и мхов, основным (доминирующим) поколением в цикле развития является гаметофит. А у папоротниковидных (хотя они тоже относятся к споровым растениям ) и всех семенных растений основным поколением является спорофит.

Цикл чередования поколений у водорослей разберем на примере нитчатой зеленой водоросли улотрикса. На рисунке из школьного учебника мы видим, что улотрикс может размножаться как бесполым, так и половым путем. Значит взрослое растение улотрикса можно считать спорогаметофитом.При благоприятных условиях улотрикс (n) размножается бесполым путем четырехжгутиковыми зооспорами (n). При неблагоприятных условиях улотрикс (n) размножается половым путем, образуя двухжгутиковые гаметы (n). После копуляции (слияния) гамет образуется четырехжгутиковая зигота (2n).

Зигота вначале плавает, затем оседает на дно, теряет жгутики, вырабатывает плотную оболочку и слизистую ножку, которой прикрепляется к субстрату. Это покоящийся спорофит.

После периода покоя происходит редукционное деление ядра зиготы (мейоз) и в ней образуются или безжгутиковые споры (n), или зооспоры (n), что зависит от вида улотрикса (а их 25 видов), Из этих спор (или зооспор) снова формируются взрослые растения улотрикса – спорогаметофиты.

У мха кукушкин лен,

взрослое вегетирующее растение является гаметофитом (n), образующимся из зеленой нити – протонемы (предростка) – (n).

Кукушкин лен – раздельнополое растение. На рисунке показано, что после оплодотворения (n + n), на женском гаметофите формируются коробочки со спорами (2n).

Коробочка на ножке – это стадия спорофита в цикле развития кукушкина льна. Споры в коробочках формируются в результате мейоза. Затем уже гаплоидные споры (n) высыпаются из коробочки наружу и из них образуется зеленая нить – протонема (п).

Таким образом, мы видим, что у мхов как и у водорослей в цикле чередования поколений стадия гаметофита является преобладающей над спорофитом.

А у папоротников и всех семенных растений их основной жизненной формой, самим вегетирующим растением является спорофит

На рисунке ниже показана схема изменения соотношения гаметофита (n) и спорофита (2n) в процессе эволюции растений, Красная линия, разделяет изображения спорофитов (выше линии) и гаметофитов (ниже линии) у разных групп растений.

На рисунке мы видим, что только у водорослей и мхов стадия гаметофита (n) является преобладающей. У папоротников гаметофит представлен маленьким заростком, а у голосеменных и покрытосеменных вообще редуцирован до микроскопических размеров.

Казалось бы, поскольку папоротники как и мхи споровые растения, то у них чередование поколений должно происходить сходным со мхами образом. Но оказывается все наоборот: у споровых папоротников цикл чередования поколений (имеется в виду, какая форма представляет собой само взрослое вегетирующее растение) сходен с циклом чередования поколений у семенных растений.

Что бы этот факт легче запомнился, следует указать, что мхи – тупиковая ветвь эволюции царства растений. И, что именно от папоротниковидных произошли все современные семенные растения (только семенные растения произошли не от ныне живущих споровых папоротников, а от вымерших папоротников, у которых уже было семенное размножение).

Есть ли чередование поколений у животных

Да, есть. Но, если чередование поколений характерно почти для всех представителей царства растений, то в царстве животных это скорее исключение, чем правило.

Из курса школьной программы по биологии надо помнить, что чередование поколений есть у некоторых паразитических простейших (например, у малярийного плазмодия – тип споровики), многих кишечнополостных, паразитических червей (тип плоские черви) и некоторых насекомых.

Смысл термина «чередование поколений» у животных тот же, что и у растительных организмов. Только здесь неприемлемы термины «гаметофит» и «спорофит». Хотя чередование поколений у животных – это тоже смена жизненных фаз организма половой и бесполой.

У медуз, например, сама плавающая взрослая колоколообразная «медузина»-5 (2n), способная образовывать путем мейозов гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды) – это и есть половое поколение.

А у растений то, помните, взрослое растение – спорофит, хотя и тоже 2n, но представляет собой бесполое поколение).

Половые клетки (n) после оплодотворения образуют зиготу-6 снова (2n), развивающуюся в личинку – плавающую планулу-7.

Планула оседает на дно и из нее образуется новый организм, совершенно не похожий на медузу – сидячий полип-1,2 (тоже как и планула и медуза 2n).

Этот сидячий полип и есть бесполое поколение в цикле развития медузы, поскольку взрослея от него «отшнуровываются» поперечным делением-3 (бесполое размножение) молодые медузинки-4, уходящие в свободное плавание и превращающиеся со временем во взрослых медуз.

Основной и промежуточный хозяин

В цикле чередования поколений паразитарных животных (то есть живущих внутри других организмов) смена их жизненных фаз сопровождается сменой хозяев.

Например, у печеночного сосальщика, то животное, в котором происходит обычное половое размножение паразита, называется основным хозяином (человек, парнокопытные). А животное, в котором осуществляется партеногенетическое размножение паразита называется промежуточным хозяином (моллюск – малый прудовик).

В заключение хочется еще раз подчеркнуть

* у животных организмов, для которых характерно развитие с чередованием поколений, оба поколения и половое, и бесполое состоят из клеток с двойным набором хромосом (2n);

* у высших же растений (кроме мхов) их взрослая вегетирующая форма, являющаяся спорофитом – бесполым поколением, тоже содержит в своих клетках двойной набор хромосом (2n), а гаметофит – половое поколение – всегда гаплоиден (n).

Согласен, что всё это не очень просто запомнить, так как в учебниках по биологии нет четкого разграничения в одном месте (буквально на одной странице) отличий в понятии «чередование поколений» у растительных и животных организмов. Но разобраться с этими понятиями обязательно следует и для успешной подготовки к экзаменам по биологии, и для того, чтобы иметь вообще более правильное представление о приспособленности живых «конструкциях» к жизни на Земле.

Недавно в комментариях прозвучал вопрос от Александра:

«В чем польза от чередования поколений, почему эволюция сохранила такой способ существования у многих организмов?»

Ответ на этот интересный вопрос посчитал уместным разместить в конце этой статьи.

Известно, что чередование поколений зависит от условий среды. При благоприятных условиях размножение происходит, как правило, бесполыми способами – делением, почкованием, вегетативно. При неблагоприятных условиях бесполое поколение сменяется половым.

Так произошло исторически, что эволюция размножения шла от бесполого размножения, свойственного одноклеточным, к половому размножению. От организмов с гаплоидным числом хромосом в клетках – к организмам с диплоидным набором хромосом.

Согласитесь, что диплоидность – это возможность обладать более разнообразной генетической информацией. Помимо мутационной изменчивости обладать возможностями комбинативной изменчивости, а значит и возможностью иметь эволюционные преимущества.

Примитивные формы, размножаются только бесполым путем, а у более сложных форм бесполое размножение чередуется с половым (в основном в царстве растений). В процессе эволюции в цикле развития организмов закономерно уменьшается роль (продолжительность существования и размеры) гаплоидной фазы и увеличивается роль диплоидной фазы.

***************************************

У кого есть вопросы по статье к репетитору ЕГЭ по биологии по Скайпу, замечания, пожелания – прошу в комментарии.

У меня на блоге вы можете приобрести ответы на все тесты ОБЗ ФИПИ за все годы проведения экзаменов по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).

А. Общая биология | бесполое размножениегаметофитживые организмымейозМитозмхипапоротникиполипыполипы бесполое поколениеполовое поколениеполовое размножениерепетитор биологии по Скайпурепетитор ЕГЭ по биологиисеменные растенияспоровые растенияспорофитчередование поколений |

Источник