Pergantian generasi

Pergantian generasi merupakan konsep penting dalam evolusi tumbuhan. Semua tumbuhan darat memiliki pergantian generasi.

Pada lumut dan kerabatnya (Bryophytes), gametofit haploid adalah generasi yang dominan, dan sporofit diploid adalah batang yang mengandung sporangium yang tumbuh dari gametofit. Pada tumbuhan paku, sporofit diploid jauh lebih besar, tetapi gametofit haploid juga merupakan tumbuhan kecil yang dapat tumbuh dalam waktu yang lama.

Untuk tumbuhan berbunga (Angiospermae), generasi sporofit hampir seluruh siklus hidup (tumbuhan hijau, akar dll.) kecuali struktur reproduksi kecil (serbuk sari dan bakal biji).

Sporofit menghasilkan spora (sesuai namanya), melalui meiosis. Spora-spora ini berkembang menjadi gametofit. Baik spora dan gametofit yang dihasilkan adalah haploid, yang berarti mereka memiliki setengah dari jumlah kromosom. Kemudian, gametofit dewasa menghasilkan gamet jantan atau betina (atau keduanya) melalui mitosis. Peleburan gamet jantan dan betina (fertilisasi) menghasilkan zigot diploid yang berkembang menjadi sporofit baru. Ini adalah siklus yang dikenal sebagai pergantian generasi atau pergantian fase.

Sebagai faktor dalam evolusi tanaman

Dalam karya penting Variasi dan evolusi pada tanaman, Stebbins membahas bagaimana pergantian generasi terkait dengan evolusi tanaman secara keseluruhan. Dia memulai:

"Perbedaan yang paling mencolok antara siklus seksual hewan dan yang ditemukan pada tumbuhan adalah bahwa, dengan pengecualian beberapa Protozoa, hewan bersifat diploid pada semua tahap, sementara hampir semua tumbuhan memiliki tahap haploid dengan durasi yang lebih besar atau lebih kecil. Lebih jauh lagi, urutan jenis pergantian generasi... adalah salah satu fitur evolusi tanaman yang paling terkenal... Generasi diploid tidak diragukan lagi telah berevolusi secara independen dalam waktu yang berbeda".

Kemudian Stebbins berkomentar:

"Kondisi diploid membawa peningkatan fleksibilitas karena memungkinkan kondisi dominasi genetik dan resesif. Dalam organisme haploid, setiap mutasi baru segera terkena aksi seleksi.... Dalam organisme diploid, di sisi lain, setiap mutan baru muncul sebagai heterozigot dan, jika resesif, terlindung dari seleksi".

Intinya adalah bahwa, dalam diploid, alel-alel baru terlindung dan (secara kolektif) mereka adalah reservoir variasi potensial dalam populasi.

Ganggang

Sebagian besar ganggang memiliki generasi gametofit yang dominan, tetapi pada beberapa spesies gametofit dan sporofit secara morfologi mirip (isomorfik).

Bryophytes

Bryophytes (lumut, lumut hati, dan lumut tanduk) memiliki tahap gametofit yang dominan di mana sporofit dewasa bergantung pada gametofit untuk nutrisi. Sporofit berkembang dari zigot di dalam organ seks betina, sehingga perkembangan awalnya dipelihara oleh gametofit.

Tumbuhan vaskular

Sporofit independen adalah bentuk dominan di semua clubmosses, ekor kuda, pakis, gymnospermae, dan angiospermae (tumbuhan berbunga) yang bertahan hingga saat ini.

Evolusi sebelumnya

Tumbuhan darat awal memiliki sporofit yang menghasilkan spora yang identik: mereka tampak sama, apa pun jenis kelamin yang mereka kembangkan. Nenek moyang gymnospermae mengembangkan siklus hidup heterospora yang kompleks: spora yang menghasilkan gametofit jantan dan betina memiliki ukuran yang berbeda. Megaspora betina cenderung lebih besar, dan jumlahnya lebih sedikit, daripada mikrospora jantan.

Selama Devonian, beberapa kelompok tumbuhan secara independen mengembangkan heterospori dan kemudian endospori, di mana megaspora tunggal disimpan di dalam sporangia dari induk sporofit. Megaspora endospora ini memiliki miniatur gametofit betina multiseluler dengan organ seks betina dan sel telur. Sel telur dibuahi oleh sperma yang berenang bebas yang dihasilkan oleh gametofit jantan miniatuaris yang terbawa angin dalam bentuk pra-serbuk sari.

Zigot yang dihasilkan berkembang menjadi generasi sporofit berikutnya saat masih berada di dalam megaspore betina besar tunggal dalam sporangium sporofit induk. Evolusi heterospori dan endospori adalah salah satu langkah awal dalam evolusi biji-bijian seperti yang dihasilkan oleh gymnospermae dan angiospermae.

Beberapa Chromalveolata, beberapa jamur dan beberapa jamur lendir memiliki apa yang tampaknya merupakan pergantian generasi yang asli. Kelompok-kelompok ini mencakup berbagai macam jenis yang berbeda sehingga sulit untuk mengatakan seberapa umum fenomena tersebut. Tentu saja jamur lendir bukanlah kelompok monofiletik, dan itu mungkin berlaku untuk dua kelompok lainnya,

lihat juga siklus hidup

Pergantian generasi antara diploid multiseluler dan generasi haploid multiseluler tidak ada pada hewan.

Pada beberapa hewan, terdapat siklus hidup dengan tahapan diploid yang berbeda. Hal ini kadang-kadang secara keliru disebut "pergantian generasi", tetapi sangat berbeda dari apa yang terjadi pada tumbuhan dan beberapa protista. Kasus yang paling umum adalah bahwa ada dua generasi yang berbeda, di mana hanya satu yang memiliki reproduksi seksual. Hewan-hewan yang telah ditemukan termasuk Cnidaria dan Tunicates. Gambar di sebelah kanan menunjukkan kasus ubur-ubur: Medusa terlihat berbeda dari polip; mereka adalah fenotipe yang berbeda. Hanya medusa yang bereproduksi secara seksual.

Hewan-hewan lain dengan bentuk siklus hidup termasuk parasit seperti cacing tertentu, yang hidup di siput yang berbeda untuk satu bagian dari kehidupannya, dan di vertebrata untuk bagian yang lain.

Dalam beberapa kasus, siklus mencakup lebih dari dua generasi. Jika ini kasusnya, hanya satu tahap yang menggunakan reproduksi seksual. Pada kutu daun, misalnya, ada satu generasi yang bereproduksi secara seksual, dan hingga empat puluh generasi yang menggunakan partenogenesis, sejenis reproduksi aseksual.