Cos’è L’alternanza di generazioni

L’alternanza di generazioni è un tipo di ciclo di vita presente nelle piante terrestri e in alcune alghe in cui generazioni successive di individui si alternano tra organismi aploidi e diploidi. Questo può essere contrastato con la riproduzione sessuale negli animali, in cui entrambe le cellule aploidi e diploidi si trovano in ogni generazione. L’alternanza di generazioni ha diverse caratteristiche distinte e queste caratteristiche possono essere leggermente modificate tra le specie., In generale, le generazioni si alternano tra gli sporofiti in grado di creare spore e i gametofiti, in grado di creare gameti.

Alternanza di generazioni Ciclo di vita

Sporofito

Per formare uno sporofito, due gameti aploidi si uniscono per formare uno zigote diploide. Tipicamente, gli organismi aploidi sono definiti avendo un numero” n ” di cromosomi. Quando due gameti della stessa specie si uniscono, ognuno di essi ha n cromosomi. Pertanto, lo zigote diploide che si forma è considerato avere un valore di 2n di materiale genetico, o esattamente il doppio., Non solo c’è il doppio del DNA, ma rappresenta i codici per le stesse proteine nello stesso organismo. Lo sporofito è un organismo multicellulare formato da più giri di mitosi sullo zigote. Pertanto, l’individuo sporofito rimane un organismo 2n.

Quindi, quando lo sporofito raggiunge la maturità, avviene un punto chiave nell’alternanza delle generazioni. Lo sporofito sviluppa organi, noti come sporangi. Questi organi riproduttivi specializzati sono usati per creare spore aploidi unicellulari., Queste cellule saranno rilasciate nell’aria o nell’acqua e portate via. Quando raggiungono un ambiente adatto, inizieranno il processo di sviluppo nel gametofito.

Gametofito

Questo rappresenta la prossima generazione nell’alternanza di generazioni, come viene creata la spora aploide. La spora è tecnicamente un nuovo organismo e ha solo la metà del DNA come organismo genitore. Questa spora subirà cicli successivi di mitosi per formare un nuovo individuo multicellulare, il gametofito. Dove la generazione di sporofiti crea spore, la generazione di gametofiti crea gameti., I gameti sono prodotti da organi speciali sul gametofito, i gametangi. Questi gameti vengono quindi trasmessi nell’ambiente o trasferiti tra le piante.

Quando trovano un gamete opposto, iniziano il processo di fusione per formare un altro zigote. Questo zigote alla fine diventerà uno sporofito e l’alternanza delle generazioni continuerà a girare. Mentre questa è una versione semplicistica dell’alternanza di generazioni, ci sono molte complessità, che saranno discusse di seguito., A causa di queste complessità, e perché tutte le piante subiscono qualche versione di alternanza di generazioni, gli scienziati preferiscono fare riferimento ad altri aspetti dei loro cicli riproduttivi per definire la specie.

La forma più semplice di alternanze di generazioni si trova nella felce, come si vede di seguito. Come si vede nel diagramma, il gametofito e lo sporofito sono individui chiaramente diversi. Questo non è sempre il caso.,

Complicazioni con alternanza di generazioni

Gameti di genere

Ci sono molti fattori aggiuntivi che possono complicare questo tema di base dell’alternanza di generazioni. La complicazione più notevole è il genere. Sia gli sporofiti che i gametofiti possono avere generi. Inoltre, lo sporofito o il gametofito potrebbero non essere totalmente indipendenti dall’altra generazione. Considera le piante da fiore per esempio. Alcuni fiori hanno gametofiti maschili e femminili alloggiati all’interno., In altre specie di fiori, i fiori maschili e femminili sono separati, ma possono essere presenti sulla stessa pianta. In altri fiori ancora, i singoli sporofiti danno origine solo a un certo genere di fiore.

I termini monoico e dioico sono usati per descrivere i gametofiti. Se entrambi i sessi sono alloggiati sullo stesso individuo, la specie è monoica. Se sono separati, l’alternanza delle generazioni è dioica. Questo vale solo per il gametofito.

Nello sporofito, i termini usati sono monoici e dioici., Qui, questi descrivono se lo sporofito produrrà entrambi i sessi, o se i sessi sono separati in diversi sporofiti. È importante notare che molte piante sono monoiche, ma dioiche. Ciò significa che un singolo sporofito può produrre fiori sia maschili che femminili. Molte altre combinazioni di queste differenze nell’alternanza delle generazioni possono essere osservate in varie specie di piante e alghe.,

Differenze nello sporofito e nel Gametofito

Durante l’alternanza di generazioni in alcune specie, c’è una distribuzione disuguale in termini di dimensioni o dominanza dello sporofito o del gametofito. In diverse specie, questo può essere invertito. Nelle epatiche il gametofito è la generazione dominante. Liverwort è una pianta gametofitica. Nelle felci, è vero il contrario e lo sporofito è l’individuo più grande e dominante. Questo sarebbe chiamato una pianta sporofitica.,

In altre specie, le dimensioni e la forma dello sporofito e del gametofito sono quasi indistinguibili. L’unica differenza è la quantità di DNA che trasportano e se produrranno spore o gameti. Anche se questo può sembrare che non stiano davvero facendo nulla,l’alternanza di generazioni consente ancora la riproduzione sessuale. Questo mescola notevolmente i geni e aumenta l’adattabilità della specie.

Sporofiti e gametofiti di specie diverse producono anche diversi tipi di spore e gameti. Se i gameti sono gli stessi, si chiama isogamia., Alcune specie di alghe verdi producono un solo tipo di gamete. Questi sono entrambi flagellati e nuotano in acque libere fino a quando non si trovano l’un l’altro. Questo schema non è particolarmente utile per le piante terrestri. La maggior parte delle piante terrestri mostrano anisogamia, o una differenza nei loro gameti. Questo è più comunemente visto come la differenza tra il gamete maschile mobile e il gamete femminile più grande, immobile, o sperma e ovociti. Altre volte, è visto solo come una differenza di dimensioni.

Di seguito è riportata una rappresentazione grafica di una pianta dioica, dioica, anisogametica., Ciò significa che la pianta ha individui separati di gametofiti e sporofiti e che i gameti che produce sono di dimensioni diverse. Questo sarebbe vero per un agrifoglio o salice, che produce fiori maschili e femminili separati, su sporofiti individuali separati.,

l’Evoluzione dell’Alternanza di Generazioni

le prove Fossili, e l’esistenza di molte alghe semplificate con alternanza di generazione di cicli di vita, suggerimenti che il vantaggio evolutivo della riproduzione sessuale attraverso l’alternanza di generazioni è ciò che ha reso piante terrestri sufficientemente flessibile per colonizzare la terra. L’alternanza delle generazioni consente sia l’atto dinamico e volatile della riproduzione sessuale che l’atto costante e coerente della riproduzione asessuata.,

Quando lo sporofito crea spore, le cellule subiscono la meiosi, che consente alla generazione di gametofiti di ricombinare la genetica presente. Ciò consente una grande diversità. Mentre le piante colonizzavano la terra, erano inizialmente isomorfe, o entrambi i gametofiti e gli sporofiti sembravano e agivano allo stesso modo. Col passare del tempo, la maggior parte delle piante ha trovato utile ridurre uno di questi cicli di vita. La maggior parte delle piante da fiore ora hanno un ciclo di vita gametofita molto ridotto, mentre epatiche e muschi è andato nella direzione opposta, preferendo diminuire il ciclo sporofita., Nella grande varietà di piante vive oggi c’è quasi ogni variazione dell’alternanza di generazioni concepibile.

Quiz

1. Qual è un vantaggio dell’alterazione delle generazioni rispetto a una specie asessuata?
A. Le specie asessuate hanno pochissima ricombinazione genetica
B. Non ci sono vantaggi
C. È più facile riprodurre

La risposta alla domanda #1
A è corretta. Mentre è molto più difficile da riprodurre, l’alternanza di generazioni permette geni da ricombinare e testato in un modo pochi altri sistemi di riproduzione consentono.

2., Qual è la differenza tra l’alternanza di generazioni vista nelle piante e la riproduzione sessuale vista nei mammiferi?
A. I mammiferi si alternano solo ogni altra generazione
B. I mammiferi non alternano generazioni
C. I mammiferi producono sperma e uova, dove le piante non lo fanno

La risposta alla domanda #2
B è corretta. I mammiferi sono uguali ogni generazione e non variano tra stati aploidi e diploidi. Alcuni animali, come le api da miele, fanno molto tra aploidi e diploidi, ma questo determina il loro genere all’interno di una generazione e non cambia nel corso delle generazioni., Nelle piante, questa linea diventa sfocata quando il gametofito diventa dipendente dallo sporofito, come si vede in molte piante da fiore.

3. È meglio avere uno sporofito più dominante o un gametofito più dominante?
A. Sporofito
B. Gametofito
C. Nessuno!

La risposta alla domanda #3
C è corretta. Il dominio di una particolare generazione dipende interamente dai successi e dai fallimenti delle generazioni passate di una specie. Se lo sporofito tende ad essere più debole, o è predato di più, diventerà una caratteristica meno prominente nel ciclo riproduttivo., Lo stesso vale per il gametofito. Ogni specie ha formato un ciclo vitale che le ha permesso di sopravvivere fino al presente, quindi tutte sono essenzialmente uguali.