HETEROSPORIA: PROCES I ROZMNAŻANIE - BIOLOGIA - 2026

Heterospory jest rozwój zarodników dwóch różnych rozmiarach i różnej płci, w esporofitos roślin lądowych z nasion, jak również w niektórych mchów i paproci. Najmniejszym zarodnikiem jest mikrospora i jest to samiec, największym zarodnikiem jest megaspora i jest to samica.

Heterosporia pojawia się jako znak ewolucyjny u niektórych gatunków roślin, autonomicznie w okresie dewonu od izosporii. To wydarzenie miało miejsce jako jeden z elementów ewolucyjnego procesu różnicowania płci.

Najstarsza znana roślina z heterosporią: jej zarodnie produkowały zarodniki o dwóch zakresach dyskretnej wielkości. James St. John, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Dobór naturalny jest przyczyną rozwoju heterosporii, gdyż presja środowiska wywierana na gatunek stymulowała wzrost wielkości propaguli (wszelkie struktury rozmnażania bezpłciowego lub płciowego).

Doprowadziło to do wzrostu rozmiaru zarodników, a następnie do gatunku produkującego mniejsze mikrospory i większe megaspory.

W wielu przypadkach ewolucja heterosporii była wynikiem homoseksualizmu, ale gatunki, w których to wydarzenie miało miejsce po raz pierwszy, już wymarły.

Wśród roślin heterosporycznych te, które produkują nasiona, są najbardziej rozpowszechnione i dobrze prosperujące, poza tym, że stanowią największą podgrupę.

Proces heterosporii

Podczas tego procesu megaspory ewoluują w żeński gametofit, który produkuje tylko oosfery. W męskim gametoficie wytwarzana jest mikrospora, która jest mniejsza i produkuje tylko plemniki.

Megaspory są produkowane w małych ilościach w megasporangiach, a mikrospory w dużych ilościach w mikrosporangiach. Heterosporia wpływa również na sporofit, który musi wytwarzać dwa rodzaje zarodni.

Wszystkie pierwsze zachowane rośliny były homosporyczne, ale istnieją dowody na to, że heterosporia pojawiała się kilkakrotnie u pierwszych następców roślin Rhyniophytas.

Fakt, że heterosporia pojawiała się kilkakrotnie, sugeruje, że jest to cecha korzystna dla selekcji. W późniejszym okresie rośliny stawały się coraz bardziej wyspecjalizowane w kierunku heterosporii.

Zarówno rośliny unaczynione (rośliny, które mają korzeń, łodygę i liście), które nie mają nasion, jak i rośliny nieunaczynione wymagają wody w jednym z kluczowych etapów ich cyklu życiowego, ponieważ tylko przez nią plemnik dociera oosfera.

Mikrospory i megaspory

Mikrospory to komórki haploidalne (komórki z pojedynczym zestawem chromosomów w jądrze), a gatunki endosporyczne obejmują męski gametofit, który jest transportowany do megaspor przez wiatr, prądy wodne i inne wektory, takie jak zwierzęta.

Większość mikrosporów nie ma wici, dlatego nie mogą wykonywać aktywnych ruchów, aby się poruszać. W swojej konfiguracji mają zewnętrzne struktury dwuścienne, które otaczają cytoplazmę i jądro, które jest centralne.

Megaspory mają żeńskie megafity w gatunkach roślin heterosporowych i rozwijają archegonię (żeński organ płciowy), która wytwarza zalążki zapładniane przez plemniki wytwarzane w męskim gametoficie, pochodzące z mikrospory.

W konsekwencji dochodzi do powstania zapłodnionego diploidalnego jajeczka lub zygoty, które następnie przekształci się w zarodek sporofitu.

Kiedy gatunek jest egzosporyczny, małe zarodniki kiełkują, dając początek męskim gametofitom. Największe zarodniki kiełkują, dając początek żeńskim gametofitom. Obie komórki żyją na wolności.

U gatunków endosporycznych gametofity obu płci są bardzo małe i znajdują się na ścianie zarodnika. Megaspory i megagametofity są konserwowane i odżywiane przez fazę sporofitów.

Ogólnie rzecz biorąc, endoskopowe gatunki roślin są dwupienne, to znaczy są osobniki żeńskie i męskie. Ten warunek zachęca do krzyżowania się. Z tego powodu mikrospory i megaspory powstają w oddzielnych sporangiach (heterangiach).

Rozmnażanie heterosporyczne

Heterosporia to determinujący proces ewolucji i rozwoju roślin, zarówno wymarłych, jak i istniejących obecnie. Utrzymanie megaspor i rozprzestrzenianie się mikrospor sprzyja i stymuluje strategie rozprzestrzeniania się i reprodukcji.

Ta zdolność przystosowania się heterosporii znacznie zwiększa powodzenie reprodukcji, ponieważ korzystne jest posiadanie tych strategii w każdym środowisku lub siedlisku.

Heterosporia nie pozwala na wystąpienie samozapłodnienia w gametoficie, ale nie zatrzymuje gametofitów pochodzących z tego samego sporofitowego krycia. Ten rodzaj samozapłodnienia nazywany jest samozapyleniem sporofitycznym i jest powszechny u roślin okrytozalążkowych.

Model Haiga-Westoby'ego

Aby zrozumieć pochodzenie heterosporii, zastosowano model Haiga-Westoby'ego, który ustanawia związek między minimalną wielkością zarodników a skuteczną reprodukcją biseksualnych gametofitów.

W przypadku funkcji samicy zwiększenie minimalnej wielkości zarodników zwiększa prawdopodobieństwo udanej reprodukcji. W przypadku samców na powodzenie rozrodu nie wpływa wzrost minimalnej wielkości zarodników.

Rozwój nasion jest jednym z najważniejszych procesów dla roślin lądowych. Szacuje się, że presja selekcyjna, która spowodowała te cechy, ma bezpośredni wpływ na pulę postaci, które określają zdolności nasion.

Można wywnioskować, że większość postaci powstaje w wyniku bezpośredniego wpływu pojawienia się heterosporii i efektu doboru naturalnego.

Bibliografia

1. Bateman, Richard M. i DiMichele, William A. (1994). Heterospory: najbardziej iteracyjna kluczowa innowacja w ewolucji roślin. Biological Reviews, 345–417.
2. Haig, D. and Westoby, M. (1988). Model pochodzenia heterosporii. Journal of Theoretical Biology, 257-272.
3. Haig, D. and Westoby, M. (1989). Siły selektywne w pojawieniu się pokroju nasion. Biological Journal, 215-238.
4. Oxford-Complutense. (2000). Słownik naukowy. Madryt: Complutense redakcyjne.
5. Petersen, KB i Bud, M. (2017). Dlaczego ewoluowała heterosporia? Biological reviews, 1739-1754.
6. Sadava, DE, Purves, WH. (2009). Życie: nauka biologii. Buenos Aires: Od redakcji Médica Panamericana.