Hiện tượng khác bào tử

Một quả thông cái (Pinophyta) tạo ra đại bào tử của thực vật dị hợp này.

Một quả thông đực (Pinophyta) tạo ra vi bào tử của thực vật dị hợp này.

Hiện tượng khác bào tử là sản xuất các bào tử có hai kích cỡ và giới tính khác nhau bởi các bào tử của thực vật trên cạn. Nhỏ hơn trong số này, vi bào tử, là cá thể đực và đại bào tử lớn hơn là cá thể cái. Hiện tượng khác bào tử phát triển trong kỷ Devon giai đoạn từ bào tử một cách độc lập trong một số nhóm thực vật: thạch tùng, cỏ tháp bút,^[1] và các thực vật hạt trần.^[2] Điều này xảy ra như là một phần của quá trình tiến hóa của thời điểm phân chia giới tính.^[3]

Nguồn gốc của hiện tượng khác bào tử

Hiện tượng khác bào tử phát triển do áp lực chọn lọc tự nhiên khuyến khích sự gia tăng kích thước chồi mầm. Điều này trước tiên có thể dẫn đến sự gia tăng kích thước bào tử và cuối cùng dẫn đến việc các loài tạo ra đại bào tử lớn hơn cũng như các vi bào tử nhỏ hơn.^[4]

Hiện tượng khác bào tử phát triển từ bào tử nhiều lần, nhưng loài mà nó xuất hiện lần đầu tiên đã tuyệt chủng. Các loài thực vật dị hợp sản xuất hạt giống là hậu duệ thành công và phổ biến nhất của chúng.^[4] Cây giống tạo thành phần phụ lớn nhất của cây dị hợp tử.^[5]

Vi bào tử và đại bào tử

Vi bào tử là các bào tử đơn bội mà trong các loài nội sinh có chứa giao tử đực, được mang đến các đại bảo tử bằng gió, dòng nước hoặc vectơ động vật. Các đại bảo tử gần như không bị biến dạng, và do đó không có khả năng di chuyển tích cực.^[6] Hình thái của vi bào tử bao gồm một cấu trúc vách kép bên ngoài bao quanh tế bào chất dày đặc và nhân trung tâm.^[7]

Đại bảo tử chứa các giao tử cái trong các loài thực vật dị hợp tử. Chúng phát triển túi chứa noãn tạo ra các tế bào trứng được thụ tinh bởi tinh trùng của giao tử đực có nguồn gốc từ vi bào tử. Điều này dẫn đến sự hình thành của hợp tử lưỡng bội thụ tinh, phát triển thành phôi bào tử. Trong khi các loài thực vật dị hợp tạo ra ít đại bào tử hơn, chúng lớn hơn đáng kể so với các đối tác đực của chúng.^[7]

Ở các loài ngoại bào, các bào tử nhỏ hơn nảy mầm thành các giao tử đực sống tự do và các bào tử lớn hơn nảy mầm thành các giao tử cái sống tự do. Ở các loài nội sinh, các giao tử của cả hai giới bị giảm rất nhiều và chứa trong thành bào tử. Các vi nội bào của cả hai loài ngoại bào và nội bào là không bào tử, được phân phối bởi các vectơ gió, nước hoặc động vật, nhưng trong các loài nội bào, đại bào tử và đại thể giao tử có trong giai đoạn cuống bào tử. Loài nội bào là do đó thường đơn tính khác gốc, một điều kiện thúc đẩy thụ phấn chéo. Một số loài ngoại bào sản xuất vi và đại bào tử trong cùng một bào tử, một điều kiện được gọi là homoangy, trong khi ở những loài khác, vi và đại bào tử được sản xuất ở các bào tử riêng biệt (heterangy). Cả hai có thể được sinh ra trên cùng một bào tử đơn bào hoặc trên các bào tử khác nhau trong các loài lưỡng tính.^[5]

Sinh sản

Hiện tượng khác bào tử là một sự kiện quan trọng trong sự tiến hóa của cả thực vật hóa thạch và thực vật còn sống sót. Việc duy trì đại bào tử và phân tán vi bào tử cho phép cả chiến lược sinh sản phân tán và thành lập. Khả năng thích ứng này của dị năng làm tăng thành công sinh sản vì bất kỳ loại môi trường nào cũng thích có hai chiến lược này. Hiện tượng khác bào tử dừng tự thụ tinh xảy ra trong một giao tử, nhưng không ngăn chặn hai giao tử có nguồn gốc từ cùng một bào tử giao phối.^[5] Kiểu tự thụ tinh cụ thể này được gọi là tự sinh bào tử, và nó xảy ra phổ biến nhất trong số các thực vật hạt kín. Mặc dù dị năng ngăn chặn giao phối cận huyết cực kỳ xảy ra, nhưng điều đó không ngăn chặn được cận huyết hoàn toàn vì việc tự sinh bào tử vẫn có thể xảy ra.

Một mô hình hoàn chỉnh cho nguồn gốc của dị thể, được gọi là mô hình Haig-Westoby,^[8] thiết lập mối liên hệ giữa kích thước bào tử tối thiểu và sinh sản thành công của giao tử lưỡng tính. Đối với chức năng cái, khi kích thước bào tử tối thiểu tăng thì cơ hội sinh sản thành công. Đối với chức năng đực, thành công sinh sản không thay đổi khi kích thước bào tử tối thiểu tăng.

Tham khảo

1. Stewart, W.N.; Rothwell, G.W. (1993). Paleobotany and the evolution of plants (ấn bản thứ 2). Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-38294-6.
2. Bateman, R.M.; Dimichele, W.A. (1994). “Heterospory - the most iterative key innovation in the evolutionary history of the plant kingdom” (PDF). Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society. 69 (3): 345–417. doi:10.1111/j.1469-185x.1994.tb01276.x. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 15 tháng 4 năm 2012. Truy cập ngày 30 tháng 12 năm 2010.
3. Sussex, I.M. (1966) The origin and development of heterospory in vascular plants. Chapter 9 in Trends in Plant morphogenesis, ed. by E.G. Cutter, Longmans.
4. ^ Haig, David; Westoby, Mark (1 tháng 11 năm 1989). “Selective forces in the emergence of the seed habit”. Biological Journal of the Linnean Society (bằng tiếng Anh). 38 (3): 215–238. doi:10.1111/j.1095-8312.1989.tb01576.x. ISSN 1095-8312.
5. ^ Petersen, Kurt B.; Burd, Martin (1 tháng 10 năm 2016). “Why did heterospory evolve?”. Biological Reviews (bằng tiếng Anh). 92 (3): 1739–1754. doi:10.1111/brv.12304. ISSN 1469-185X. PMID 27730728.
6. Raven, Peter H.; Evert, Ray F.; Eichhorn, Susan E. (2005). Biology of Plants. W. H. Freeman.
7. ^ Ray, Ankita. “Structure of Microspores and the Development of Male Gametophyte (= germination of Microspores)”. Bản gốc lưu trữ ngày 8 tháng 12 năm 2018. Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2017.
8. Haig, David; Westoby, Mark (1988). “A model for the origin of heterospory”. Journal of Theoretical Biology (bằng tiếng Anh). 134 (2): 257–272. doi:10.1016/s0022-5193(88)80203-0.