胞子体は、植物や藻類のライフサイクルにおける二倍体の多段階です。これは、一倍体の卵が一倍体の精子によって受精するときに生成される接合子に由来するため、各胞子体細胞には、各親からの染色体の二重セットがあります。
陸上植物、およびほとんどすべての多細胞藻類は、多細胞二倍体胞子体相が多細胞半数体配偶体相と交互になるライフサイクルを持っています。
ポール・ガレ、ウィキメディア・コモンズ経由
種子をもつ植物(産子植物)と顕花植物(被子植物)は、配偶体よりも胞子体の相が際立っており、根、茎、葉、円錐形または花をもつ緑の植物を構成します。
顕花植物では、配偶体は小さく、発芽した花粉と胚嚢に取って代わられます。
胞子体は減数分裂によって胞子(したがってその名前)を生成します。減数分裂は「還元分裂」として知られ、各胞子幹細胞の染色体数を半分にします。結果として生じる減数分裂胞子(減数分裂に由来する胞子)は、配偶体に発達します。
得られた胞子と配偶体は一倍体です。これは、染色体のセットが1つしかないことを意味します。成熟した配偶体は、有糸分裂によって男性または女性の配偶子(または両方)を生成します。
男性と女性の配偶子の結合は、新しい胞子体に発展する二倍体接合体を生成します。このサイクルは、世代交代またはフェーズ交代と呼ばれます。
胞子体の起源
陸生植物(胚)の胞子体の起源は、進化的発達の基本的な段階を表しています。原核生物を除くすべての生物は、減数分裂と受精の間の定期的な交替を含む定期的な有性生殖を行い、2つの代替世代を発現します。
代替世代の起源を説明しようとするために、2つの理論があります。陸上植物の可能な祖先の証拠に基づいて、反対理論はより合理的に受け入れられています。
しかし、コケ植物藻類の進化過程と陸生植物からシダ植物への移行期間には一定のトレードオフがあります。これらの2つの主要な変化は、ネオダーウィン理論と他の進化的遺伝プロセスを参照として使用して分析するのが最適です。
このプロセスはこの細胞株のライフサイクルの終わりに発生するため、終末減数分裂という用語も使用されます。これらの生物は二倍体細胞で構成され、一倍体細胞は配偶子に代表されます。
結論として、胞子体は配偶子を形成せず、減数分裂によって一倍体胞子を形成します。これらの胞子は有糸分裂によって分裂し、配偶体となり、配偶子を直接生成します。
陸上植物の胞子体
これらの植物種では、ライフサイクルは世代の交替によって形成されます:二倍体の胞子体から一倍体の配偶体まで。オスの配偶子とメスの配偶子が合体して受精すると、受精卵と呼ばれる二倍体細胞が作られ、これが胞子体の世代を再生します。
このように、陸生植物のライフサイクルは、中間または胞子の減数分裂を伴う二倍ハプロニックです。コケ植物とシダ植物を除くすべての陸生植物は異胞子標本です。つまり、胞子体は2種類の胞子嚢(巨胞子嚢と小胞子嚢)を生じます。
巨胞子嚢は大胞子を生じさせ、小胞子嚢は小胞子を生じる。これらの細胞はそれぞれ雌と雄の配偶体に発達します。
配偶体と胞子体の形や発達の程度は異なります。これは、代替異形世代として知られているものです。
コケ植物(藻類)の胞子体
コケやゼニゴケが見られるコケ植物のグループは、成体の胞子体が栄養を必要とする支配的な配偶体相を示します。
胚性胞子体は、女性の生殖器またはアルケゴニウムにおける接合体の細胞分裂によって進化し、その初期の発達では、配偶体によって供給されます。(すべての陸生植物に共通の)ライフサイクルでこの胚の特性を持つことにより、このグループには胚葉植物の名前が付けられます。
藻類の場合、主要な配偶体の世代があり、いくつかの種では配偶体と胞子体は形態学的に類似しています(同型)。今日まで生き残ったスギナ植物、シダ、裸子植物、被子植物では、独立した胞子体が優勢な形態です。
コケ植物の進化
最初の陸生植物は、同一の胞子(同胞子または同胞子)を生産する胞子体を有していました。裸子植物の祖先は、オスとメスの配偶体生産胞子が異なるサイズである複雑な異型胞子ライフサイクルを完成させました。
女性の大胞子は男性の小胞子よりも大きく、数が少ない傾向がありました。
デボン紀の植物のいくつかのグループは、独立して異型胞子を進化させ、その後、内生胞子は胞子壁内で最小限に変換されます。
現代のシダを含む外生植物では、配偶体は胞子から出て、胞子の壁を壊し、外で成長します。
胞子内植物では、巨大配偶体が胞子嚢内で進化して、女性の生殖器(アルケゴニア)を持つ非常に小さな多細胞女性配偶体を生成します。
卵母細胞は、前花粉の形で小型化された雄性配偶体によって生成された自由に動く鞭毛精子を用いて、古細菌で受精します。得られた卵または受精卵は、新世代の胞子体に変換されました。
同時に、元の胞子体の改変された胞子嚢に含まれる単一の大きな芽胞または大胞子は、胚珠前の中に保存されます。ヘテロスポリアとエンドスポリアの進化は、今日の裸子植物と被子植物が生み出す種子の進化における最初のステップの一部と考えられています。
今日のコケ植物
4億7,500万年を通して、陸生植物はこれらの進化的手法を完成させ、適用してきました。今日存在する30万種の植物は、胞子体(胞子を生産する生物)と配偶体(配偶子を生産する生物)を交互に繰り返す複雑なライフサイクルを持っています。
非維管束植物、つまり茎や根(緑藻、苔、苔類)がない場合、肉眼で見える構造は配偶体です。
シダや種子植物のような維管束植物とは異なり、それは胞子体を持っています。非維管束植物の胞子体は、一倍体の単細胞胞子を生成し、減数分裂の産物として胞子嚢を生成します。
地球の自然史を通じて、植物の各種は、胚のプロセスと種の解剖学に関連して独立した発生メカニズムを維持するように管理しています。生物学者によると、この情報は世代交代の進化の起源を理解しようとするために不可欠です。
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