Was ist Generationswechsel

Generationswechsel ist eine Art Lebenszyklus, der in terrestrischen Pflanzen und einigen Algen vorkommt nachfolgende Generationen von Individuen wechseln sich zwischen haploiden und diploiden Organismen ab. Dies kann der sexuellen Fortpflanzung bei Tieren gegenübergestellt werden, bei der sowohl haploide als auch diploide Zellen in jeder Generation vorkommen. Der Generationswechsel weist mehrere unterschiedliche Merkmale auf, und diese Merkmale können zwischen den Arten leicht modifiziert werden., Im Allgemeinen wechseln die Generationen zwischen den Sporophyten, die Sporen erzeugen können, und den Gametophyten, die Gameten erzeugen können.

Wechsel des Lebenszyklus

Sporophyt

Um einen Sporophyten zu bilden, kommen zwei haploide Gameten zu einer diploiden Zygote zusammen. Typischerweise werden haploide Organismen durch eine „n“ Anzahl von Chromosomen definiert. Wenn zwei Gameten derselben Art zusammenkommen, haben sie jeweils n Chromosomen. Daher wird die diploide Zygote, die sich bildet, als genetisches Material im Wert von 2n oder genau doppelt so viel angesehen., Es gibt nicht nur doppelt so viel DNA, sondern auch Codes für dieselben Proteine im selben Organismus. Der Sporophyt ist ein vielzelliger Organismus, der aus mehreren Runden Mitose auf der Zygote gebildet wird. Somit bleibt das Sporophyten-Individuum ein 2n-Organismus.

Wenn der Sporophyt seine Reife erreicht hat, findet ein wichtiger Punkt im Generationswechsel statt. Der Sporophyt entwickelt Organe, die als Sporangie bekannt sind. Diese spezialisierten Fortpflanzungsorgane werden verwendet, um einzellige, haploide Sporen zu erzeugen., Diese Zellen werden in die Luft oder ins Wasser freigesetzt und weggetragen. Wenn sie eine geeignete Umgebung erreichen, beginnen sie mit der Entwicklung zum Gametophyten.

Gametophyt

Dies stellt die nächste Generation im Generationswechsel dar, da die haploide Spore erzeugt wird. Die Spore ist technisch gesehen ein neuer Organismus und hat nur die Hälfte der DNA als Elternorganismus. Diese Spore wird aufeinanderfolgenden Runden der Mitose unterzogen, um ein neues vielzelliges Individuum, den Gametophyten, zu bilden. Wo die Sporophytengeneration Sporen erzeugt, erzeugt die Gametophytengeneration Gameten., Gameten werden von speziellen Organen auf dem Gametophyten, der Gametangie, produziert. Diese Gameten werden dann in die Umgebung übertragen oder zwischen Pflanzen übertragen.

Wenn sie eine entgegengesetzte Gamete finden, beginnen sie mit dem Verschmelzen zu einer anderen Zygote. Diese Zygote wird schließlich zu einem Sporophyten, und der Generationswechsel wird sich weiter drehen. Während dies eine vereinfachte Version des Generationswechsels ist, gibt es viele Komplexitäten, die im Folgenden diskutiert werden., Aufgrund dieser Komplexität und weil alle Pflanzen einer Art Generationswechsel unterliegen, ziehen es Wissenschaftler vor, sich auf andere Aspekte ihres Fortpflanzungszyklus zu beziehen, um die Art zu definieren.

Die einfachste Form des Generationswechsels findet sich im Farn, wie unten zu sehen. Wie im Diagramm zu sehen ist, sind Gametophyt und Sporophyt deutlich unterschiedliche Individuen. Dies ist nicht immer der Fall.,

Komplikationen beim Generationenwechsel

Geschlechtsspezifische Gameten

Es gibt viele zusätzliche Faktoren, die dieses Grundthema des Generationenwechsels erschweren können. Die bemerkenswerteste Komplikation ist das Geschlecht. Sowohl Sporophyten als auch Gametophyten können Geschlechter haben. Ferner kann der Sporophyt oder Gametophyt nicht völlig unabhängig von der anderen Generation sein. Betrachten Sie zum Beispiel blühende Pflanzen. Einige Blüten haben sowohl männliche als auch weibliche Gametophyten., Bei anderen Blumenarten sind die männlichen und weiblichen Blüten getrennt, können aber auf derselben Pflanze vorhanden sein. Bei noch anderen Blüten führen einzelne Sporophyten nur zu einem bestimmten Blütengeschlecht.

Die Begriffe monoicous und dioicous werden verwendet, um die Gametophyten zu beschreiben. Wenn beide Geschlechter auf demselben Individuum untergebracht sind, ist die Art monoisch. Wenn sie getrennt sind, ist der Generationswechsel zweihäusig. Dies gilt nur für den Gametophyten.

Im Sporophyten sind die verwendeten Begriffe monözisch und zweihäusig., Hier beschreiben diese, ob der Sporophyt beide Geschlechter produziert oder ob die Geschlechter in verschiedene Sporophyten getrennt sind. Es ist wichtig zu beachten, dass viele Pflanzen einhäusig, aber zweihäusig sind. Dies bedeutet, dass ein einzelner Sporophyt sowohl männliche als auch weibliche Blüten produzieren kann. Viele andere Kombinationen dieser Unterschiede im Generationswechsel können bei verschiedenen Pflanzen-und Algenarten beobachtet werden.,

Unterschiede im Sporophyten und Gametophyten

Während des Generationswechsels bei einigen Arten gibt es eine ungleiche Verteilung in Größe oder Dominanz entweder des Sporophyten oder des Gametophyten. Bei verschiedenen Arten kann dies umgekehrt werden. In Leberwürmern ist der Gametophyt die dominierende Generation. Leberkraut ist eine gametophytische Pflanze. Bei Farnen ist das Gegenteil der Fall und der Sporophyt ist das größere, dominantere Individuum. Dies würde als sporophytische Pflanze bezeichnet.,

Bei anderen Arten ist die Größe und Form des Sporophyten und Gametophyten fast nicht zu unterscheiden. Der einzige Unterschied ist die Menge an DNA, die sie tragen und ob sie Sporen oder Gameten produzieren. Während dies so aussieht, als würden sie nichts wirklich tun, erlaubt der Generationswechsel immer noch die sexuelle Fortpflanzung. Dies mischt die Gene stark und erhöht die Anpassungsfähigkeit der Spezies.

Sporophyten und Gametophyten verschiedener Arten produzieren auch verschiedene Arten von Sporen und Gameten. Wenn die Gameten gleich sind, heißt es Isogamie., Einige Arten von Grünalgen produzieren nur eine Art von Gameten. Diese sind beide flagelliert und schwimmen im offenen Wasser, bis sie sich finden. Dieses Schema ist für Landpflanzen nicht besonders nützlich. Die meisten Landpflanzen zeigen Anisogamie oder einen Unterschied in ihren Gameten. Dies wird am häufigsten als der Unterschied zwischen dem mobilen männlichen Gameten und dem größeren, unbeweglichen weiblichen Gameten oder Sperma und Eizellen angesehen. Andere Male wird es nur als Größenunterschied gesehen.

Unten ist eine grafische Darstellung einer zweihäusigen, zweihäusigen, anisogametischen Pflanze., Dies bedeutet, dass die Pflanze getrennte Individuen von Gametophyten und Sporophyten hat und dass die Gameten, die sie produziert, unterschiedlich groß sind. Dies gilt für einen Stechpalmen-oder Weidenbaum, der getrennte männliche und weibliche Blüten auf getrennten einzelnen Sporophyten produziert.,

Die Entwicklung des Generationswechsels

Fossile Beweise und die Existenz vieler Algen mit vereinfachtem Generationswechsel Lebenszyklen weisen darauf hin, dass der evolutionäre Vorteil der sexuellen Fortpflanzung durch den Generationswechsel terrestrische Pflanzen anpassungsfähig genug machte, um das Land zu kolonisieren. Der Generationswechsel ermöglicht sowohl den dynamischen und flüchtigen Akt der sexuellen Fortpflanzung als auch den stetigen und konsequenten Akt der asexuellen Fortpflanzung.,

Wenn der Sporophyt Sporen erzeugt, werden die Zellen einer Meiose unterzogen, die es der Gametophytengeneration ermöglicht, die vorhandene Genetik neu zu kombinieren. Dadurch entsteht eine große Vielfalt. Als Pflanzen das Land kolonisierten, waren sie anfangs isomorph, oder sowohl die Gametophyten als auch die Sporophyten sahen ungefähr gleich aus und handelten. Im Laufe der Zeit fanden es die meisten Pflanzen vorteilhaft, einen dieser Lebenszyklen zu reduzieren. Die meisten Blütenpflanzen haben jetzt einen stark reduzierten Gametophytenlebenszyklus, während Leberwürmer und Moose in die andere Richtung gingen und es vorzogen, den Sporophytenzyklus zu verringern., In der Vielfalt der heute lebenden Pflanzen ist fast jede Variation des Generationswechsels denkbar.

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1. Was ist ein Vorteil des Generationswechsels gegenüber einer asexuellen Spezies?
A. Asexuelle Arten haben sehr wenig genetische Rekombination
B. Es gibt keine Vorteile
C. Es ist einfacher zu reproduzieren

Antwort auf Frage # 1
A ist richtig. Während es viel schwieriger ist, sich zu reproduzieren, erlaubt der Generationswechsel, Gene so zu rekombinieren und zu testen, wie es nur wenige andere Reproduktionssysteme erlauben.

2., Was ist der Unterschied zwischen dem Generationswechsel in Pflanzen und der sexuellen Fortpflanzung bei Säugetieren?
A. Säugetiere wechseln nur jede zweite Generation
B. Säugetiere wechseln keine Generationen
C. Säugetiere produzieren Spermien und Eier, wobei Pflanzen nicht

Antwort auf Frage 2
B richtig ist. Säugetiere sind jede Generation gleich und variieren nicht zwischen haploiden und diploiden Zuständen. Einige Tiere, wie Honigbienen, unterscheiden sich sehr zwischen haploid und diploid, aber dies bestimmt ihr Geschlecht innerhalb einer Generation und ändert sich nicht über Generationen., In Pflanzen verschwimmt diese Linie, wenn der Gametophyt vom Sporophyten abhängig wird, wie dies bei vielen Blütenpflanzen der Fall ist.

3. Ist es besser, einen dominanteren Sporophyten oder einen dominanteren Gametophyten zu haben?
A. Sporophyt
B. Gametophyt
C. Weder!

Antwort auf Frage 3
C ist richtig. Die Dominanz einer bestimmten Generation hängt ganz von den Erfolgen und Misserfolgen der vergangenen Generationen einer Spezies ab. Wenn der Sporophyt tendenziell schwächer ist oder älter ist, wird er im Fortpflanzungszyklus weniger auffällig., Das gleiche gilt für den Gametophyten. Jede Art hat einen Lebenszyklus gebildet, der es ihr ermöglicht hat, bis heute zu überleben, so dass alle im Wesentlichen gleich sind.