СПОРОФИТ: ПРОИЗХОД И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В спорофит е диплоидният многоклетъчно етап от жизнения цикъл на растение или водорасли. Произхожда от зиготата, произведена, когато една хаплоидна яйцеклетка се опложда от хаплоидна сперма и следователно всяка спорофитна клетка има двоен набор от хромозоми, по един от всеки родител.

Сухопътните растения и почти всички многоклетъчни водорасли имат жизнени цикли, при които многоклетъчната диплоидна спорофитна фаза се редува с многоклетъчна фаза на хаплоидния гаметофит.

От Paul Garais, чрез Wikimedia Commons

Растенията със семена (gymnosperms) и цъфтящи растения (покритосеменни растения) имат по-изявена спорофитна фаза от гаметофита и представляват зелени растения с корени, стъбло, листа и шишарки или цветя.

При цъфтящите растения гаметофитите са малки и се изтласкват от покълнали цветен прашец и ембрионалната торбичка.

Спорофитът произвежда спори (оттук и името му) чрез мейоза, което е процес, известен като "разделение на редукцията", който намалява наполовина броя на хромозомите във всяка стволова клетка на спорите. Получените мейоспори (спори, произхождащи от мейоза) се развиват в гаметофит.

Получените спори и гаметофит са хаплоидни, това означава, че имат само един набор от хромозоми. Зрелият гаметофит ще произвежда мъжки или женски гамети (или и двете) чрез митоза.

Съединението на мъжките и женските гамети ще произведе диплоидна зигота, която ще се развие в нов спорофит. Този цикъл се нарича редуване на поколения или редуване на фази.

Произход на спорофита

Произходът на спорофита в наземните растения (ембриони) представлява основен етап в еволюционното развитие. Всички организми, с изключение на прокариотите, претърпяват редовно сексуално размножаване, което включва редовно редуване между мейоза и оплождане, изразявайки две редуващи се поколения.

За да се опитаме да обясним произхода на алтернативните поколения, има две теории: антитетичната и хомоложната. Въз основа на доказателства за възможните предци на наземните растения антитетичната теория се приема като по-разумна.

Съществуват обаче някои компромиси по отношение на еволюционния процес на бриофитните водорасли и преходния период на наземните растения към птеридофитите. Тези две основни промени се анализират най-добре, като се използва теория на нео-дарвинистите и други еволюционни генетични процеси.

Терминът терминална мейоза също се използва, тъй като този процес се проявява в края на жизнения цикъл на тази клетъчна линия. Тези организми са изградени от диплоидни клетки, а хаплоидните клетки са представени от гамети.

В заключение, спорофитът не образува гамети, а хаплоидни спори чрез мейоза. Тези спори се разделят чрез митоза и се превръщат в гаметофити, които произвеждат гамети директно.

Спорофити в сухоземни растения

При тези растителни видове жизненият цикъл се формира от редуване на поколения: от диплоиден спорофит до хаплоиден гаметофит. Когато мъжката гамета и женската гамета се обединят и възникне оплождане, се създава диплоидна клетка, наречена зигота, която регенерира генерирането на спорофити.

По този начин жизненият цикъл на наземното растение е дипло-хаплонен, с междинна или спорова мейоза. Всички сухоземни растения, с изключение на бриофитите и птеридофитите, са хетероспорни екземпляри, което означава, че спорофитът поражда два различни вида спорангии (мегаспорангии и микроспорангии).

Мегаспорангиите пораждат макроспорите, а микроспорангиите пораждат микроспорите. Тези клетки ще се развият съответно в женски и мъжки гаметофити.

Формата на гаметофита и спорофита, както и степента им на развитие са различни. Това е, което е известно като алтернативни хетероморфни поколения.

Спорофити в растения с бриофити (водорасли)

Групата бриофити, където се срещат мъхове и чернодробни червеи, представляват доминираща фаза на гаметофит, в която възрастният спорофит се нуждае от хранене.

Ембрионалният спорофит се развива чрез клетъчно делене на зиготата в женския полов орган или архегоний и в ранното си развитие се захранва от гаметофита. Притежавайки тази ембрионална характеристика в жизнения цикъл (обща за всички наземни растения), тази група получава името ембриофити.

При водораслите има поколения доминиращи гаметофити, при някои видове гаметофитите и спорофитите са морфологично подобни (изоморфни). При растенията от хвощ, папратите, гимнастиците и покритосеменните растения, оцелели до наши дни, доминиращата форма е независим спорофит.

Еволюция на бриофитите

Първите сухоземни растения имали спорофити, които произвеждали идентични спори (изоспори или хомоспори). Предците на голеносеменните усъвършенствали сложни хетероспорни жизнени цикли, в които спорите, произвеждащи мъжки и женски, са с различна големина.

Женските мегаспори обикновено са по-големи и по-малко на брой от мъжките микроспори.

В девонския период някои групи растения независимо развиват хетероспория, а по-късно и ендоспория, при която гаметофитите се трансформират минимално в стената на спората.

В екзоспорните растения, сред които има съвременни папрати, гаметофитите излизат от спорите, разрушавайки стената на спората и се развиват навън.

В ендоспорните растения мегагаметофитите се развиват в рамките на спорангия, за да произведат много малък многоклетъчен женски гаметофит, който има женски полови органи (архегония).

Ооцитите се оплождат в архегонията със свободно движещи се флагелирани сперматозоиди, произведени от миниатюризирани мъжки гаметофити под формата на предварително полени. Полученото яйце или зигота се трансформира в спорофитите от ново поколение.

В същото време единичният голям мейоспор или мегаспора, съдържащ се в модифицирания спорангиум на оригиналния спорофит, се запазва в рамките на пред-овула. Еволюцията на хетероспория и ендоспория се счита за някои от първите стъпки в еволюцията на семената, които произвеждат днешните фитосперми и покритосеменни растения.

Бриофити днес

През 475 милиона години земните растения усъвършенстват и прилагат тези еволюционни процедури. Съществуващите днес 300 000 вида растения имат сложен жизнен цикъл, който редува спорофити (организми, произвеждащи спори) и гаметофити (организми, произвеждащи гамети).

При несъдовите растения, тоест те нямат стъбло или корен (зелени водорасли, мъхове и чернодробни червеи), структурата, видима с просто око, е гаметофитът.

За разлика от съдовите растения като папрати и семена растения има спорофити. Спорофитът на несъдовото растение генерира хаплоидни едноклетъчни спори и като продукт на мейозата спорангиума.

В цялата естествена история на земята всеки вид растение успява да запази независими механизми за развитие във връзка с ембрионалните процеси и анатомията на вида. Според биолозите тази информация е от съществено значение, за да се опитаме да разберем еволюционния произход на редуването на поколенията.

1. Bennici, A. (2008). Произход и ранна еволюция на сухопътните растения: проблеми и съображения. Комуникативна и интегративна биология, 212-218.
2. Кембъл, НС и Рийз, Дж.Б. (2007). Биология. Мадрид: редакция Médica Panamericana.
3. Friedman, W. (2013). Един геном, две онтогении. Наука, 1045-1046.
4. Gilbert, S. (2005). Биология на развитието. Буенос Айрес: редакция Médica Panamericana.
5. Садава, DE, Purves, WH. (2009 г.). Живот: Науката за биологията. Буенос Айрес: редакция Médica Panamericana.