Question

Какое преимущество даёт редуцированный гаметофит растению по сравнению с нередуцированным?

Answer 1

У всех наземных растений в жизненном цикле происходит закономерное и ритмичное чередование двух фаз или поколений: бесполого диплоидного (т.е. содержащего двойной набор хромосом) поколения, который называется спорофит, и полового гаплоидного (т.е. содержащего одинарный набор хромосом) – гаметофит. Спорофит производит споры, при образовании спор происходит редукционное деление, в результате которого количество хромосом уменьшается вдвое, поэтому споры гаплоидные.

Из споры вырастает следующее поколение – гаметофит. Это поколение гаплоидное, на гаметофите образуются половые органы, производящие гаметы (половые клетки, сперматозоиды и яйцеклетки). 

В наземных условиях диплоидные организмы (спорофиты) имеют большие преимущества, чем гаплоидные (гаметофиты). Условия жизни на суше более изменчивы, чем в воде, здесь диплоидные организмы имеют возможность сохранять в своем генофонде редкие рецессивные мутации и в связи с этим обладают значительным генным полиморфизмом, дающим преимущества в случае изменения направления отбора. Гаплоидные организмы не имеют возможности сохранить в рецессивном состоянии неблагоприятные в данный момент мутации, которые могли бы быть полезными в случае изменения условий окружающей среды. Таким образом, в условиях, когда селективная ценность генов претерпевает постоянные изменения, диплоидные организмы имеют преимущество перед гаплоидными, что ведет к редукции гаплоидного поколения (гаметофитов) в жизненном цикле высших растений и большему развитию спорофита. Кроме того, гаметофиты продуцируют гаметы, которые приспособлены к существованию только в водной среде. Поэтому редукция гаметофита является путем приспособления к наземным условиям, где капельно-жидкая вода не всегда имеется в распоряжении растения.

Answer 2

В растениях с чередующимися поколениями (зиготическим размножением), преимущество редуцированного гаметофита заключается в оптимизации ресурсов и повышении вероятности выживания растения.

У редуцированных гаметофитов размер и продолжительность развития сильно сокращены по сравнению с нередуцированными гаметофитами. Это приводит к нескольким преимуществам:

1. Экономия энергии: Когда гаметофит уменьшенного размера, растение тратит меньше энергии на его развитие и поддержание, что позволяет сосредоточить больше ресурсов на росте и развитии более крупного спорофита (растение в целом).

2. Увеличение вероятности оплодотворения: Редуцированный гаметофит имеет улучшенные шансы на оплодотворение. Меньший размер и более быстрое развитие позволяют снизить вероятность воздействия неблагоприятных условий, таких как засуха или вредоносные организмы.

3. Защита от депрессии самоопыления: Редуцированный гаметофит уменьшает вероятность самоопыления, что способствует увеличению генетической разнообразности растения. Это важно для создания адаптивных потомков, способных выживать в разнообразных условиях.

4. Эффективное распространение спор: Благодаря уменьшенному размеру гаметофит проще распространять споры, что обеспечивает более широкий разброс потомства в окружающей среде. Это увеличивает шансы на нахождение благоприятных мест для роста и развития.

Эволюционно, редуцированный гаметофит стал доминирующей формой у многих современных растений, таких как сосны, пшеница, рис и многие другие, что свидетельствует о преимуществах такой адаптации.