เฮเทอโรสปอรี (Heterospory) เป็นกระบวนการสืบพันธุ์ที่เกิดขึ้นในพืชที่มีท่อลำเลียง เช่น เฟิร์นและพืชเมล็ด โดยสปอร์จะถูกสร้างขึ้นสองประเภท ได้แก่ สปอร์เพศผู้ (microspores) และสปอร์เพศเมีย (megaspores) สปอร์เหล่านี้ถูกสร้างขึ้นในโครงสร้างเฉพาะ เช่น สปอรังเจีย (sporangia) และมีหน้าที่ในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของพืช เฮเทอโรสปอรีช่วยให้พืชมีความหลากหลายทางพันธุกรรมมากขึ้น ส่งผลให้พืชปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดีขึ้นและเกิดการสร้างพืชรุ่นใหม่ กระบวนการสืบพันธุ์นี้เป็นพื้นฐานสำคัญของวิวัฒนาการและการอยู่รอดของพืชที่มีท่อลำเลียง
ทำความเข้าใจเฮเทอโรสปอรี: มันคืออะไรและทำงานในพืชอย่างไร?
เฮเทอโรสปอรี (Heterospory) เป็นกระบวนการสืบพันธุ์ที่เกิดขึ้นในพืชบางชนิด โดยสปอร์จะเกิดขึ้นสองชนิด คือ สปอร์ตัวผู้และสปอร์ตัวเมีย สปอร์เหล่านี้มีหน้าที่ในการสืบพันธุ์ของพืช และมีความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาและหน้าที่
สปอร์ของเพศผู้ หรือที่รู้จักกันในชื่อไมโครสปอรังเจีย ถูกสร้างขึ้นในโครงสร้างที่เรียกว่าไมโครสปอรังเจีย และมีหน้าที่ในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ สปอร์ของเพศเมีย หรือเมกะสปอรังเจีย ถูกสร้างขึ้นในโครงสร้างที่เรียกว่าเมกะสปอรังเจีย และมีหน้าที่ในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย การแบ่งตัวของสปอร์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสืบพันธุ์ของพืชเฮเทอโรสปอรัส
กระบวนการเฮเทอโรสปอรีในพืชมีการทำงานดังนี้: สปอร์ของตัวผู้จะถูกปล่อยออกมาและเคลื่อนย้ายไปยังโครงสร้างของตัวเมีย ซึ่งเป็นที่ที่การปฏิสนธิเกิดขึ้น หลังจากการปฏิสนธิ ตัวอ่อนจะถูกสร้างขึ้นและพัฒนาเป็นพืชต้นใหม่ กระบวนการนี้ช่วยรับประกันความหลากหลายทางพันธุกรรมของพืชและส่งเสริมการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อม
การแบ่งตัวของสปอร์มีความจำเป็นต่อการสืบพันธุ์ของพืชและมีส่วนสนับสนุนความหลากหลายทางพันธุกรรมและการปรับตัวของสายพันธุ์ให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม
ตำแหน่งของการปฏิสนธิในพืชต่างชนิด: ออวุล ยอดเกสรตัวเมีย หรือ คาร์เพล
พืชที่มีรูพรุนต่างกันมีโครงสร้างการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน ซึ่งมีบทบาทเฉพาะเจาะจงในกระบวนการปฏิสนธิ การปฏิสนธิเกิดขึ้นในออวุล ซึ่งเป็นโครงสร้างภายในของเพศเมียที่ทำหน้าที่รับเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ เกสรตัวเมีย (stigma) คือส่วนของคาร์เพลที่รับละอองเรณู ทำให้เกิดการงอกและการสร้างท่อเรณูที่ลำเลียงเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ไปยังออวุล
ในพืชเฮเทอโรสปอร์ การปฏิสนธิจะเกิดขึ้นที่ออวุล ซึ่งอยู่ภายในคาร์เพล เกสรตัวเมีย (stigma) คือส่วนของคาร์เพลที่ทำหน้าที่รับละอองเรณู ทำให้เกิดการงอกและการสร้างท่อเรณูที่นำเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ไปยังออวุล เมื่อท่อเรณูไปถึงออวุล การปฏิสนธิและการสร้างตัวอ่อนจะเกิดขึ้น
ยอดเกสรตัวเมียมีบทบาทสำคัญในการรับละอองเรณูและช่วยให้ท่อละอองเรณูงอก ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสืบพันธุ์ของพืชเฮเทอโรสปอร์ให้ประสบความสำเร็จ
กระบวนการสืบพันธุ์ของพืชเทอริโดไฟต์: ทำความเข้าใจว่าวงจรการสืบพันธุ์ของพืชเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร
เทอริโดไฟต์เป็นพืชมีท่อลำเลียงที่สืบพันธุ์โดยกระบวนการที่เรียกว่าเฮเทอโรสปอร์ กระบวนการสืบพันธุ์นี้เกี่ยวข้องกับการสร้างสปอร์สองประเภท ได้แก่ ไมโครสปอร์และเมกะสปอร์ ไมโครสปอร์เป็นสปอร์ของเพศผู้ ส่วนเมกะสปอร์เป็นสปอร์ของเพศเมีย
การสืบพันธุ์ของเทอริโดไฟต์เริ่มต้นด้วยการปล่อยสปอร์ออกจากโครงสร้างสืบพันธุ์ของพืชที่เรียกว่า สปอรังเจีย สปอร์จะแพร่กระจายไปตามลมหรือน้ำ และหากสปอร์เหล่านั้นอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ก็จะงอกและก่อตัวเป็นแกมีโทไฟต์ตัวผู้และตัวเมีย
แกมีโทไฟต์เพศผู้จะสร้างแอนทีโรซอยด์ ซึ่งเป็นเซลล์เคลื่อนที่ที่ทำหน้าที่ปฏิสนธิกับแกมีโทไฟต์เพศเมีย การปฏิสนธิเกิดขึ้นเมื่อแอนทีโรซอยด์ปฏิสนธิกับไข่ ทำให้เกิดไซโกต
ไซโกตจะพัฒนาไปเป็นสปอโรไฟต์ ซึ่งเป็นพืชโตเต็มวัยของเทอริโดไฟต์ สปอโรไฟต์จะสร้างสปอแรนเจีย ซึ่งเป็นกระบวนการเฮเทอโรสปอรีที่เกิดขึ้น ส่งผลให้วงจรการสืบพันธุ์ของเทอริโดไฟต์สมบูรณ์
เฮเทอโรสปอรี: กระบวนการและการสืบพันธุ์
วิธีการขยายพันธุ์เฟิร์นมีวิธีการอย่างไร?
เฟิร์นเป็นพืชที่สืบพันธุ์โดยผ่านสปอร์ในกระบวนการที่เรียกว่า การสร้างสปอร์โครงสร้างสืบพันธุ์ของเฟิร์นประกอบด้วยโซริ ซึ่งอยู่บริเวณใต้ใบ แต่ละโซริประกอบด้วยสปอแรนเจียจำนวนมาก ซึ่งทำหน้าที่สร้างสปอร์
เฟิร์นเป็นพืช เฮเทอโรสปอร์นั่นคือ พวกมันสร้างสปอร์ที่มีขนาดต่างกันสองขนาด คือ ไมโครสปอร์และเมกะสปอร์ ไมโครสปอร์ก่อให้เกิดแกมีโทไฟต์เพศผู้ ในขณะที่เมกะสปอร์จะพัฒนาเป็นแกมีโทไฟต์เพศเมีย
เมื่อโซริปล่อยสปอร์ สปอร์จะถูกพัดพาไปตามลมจนกว่าจะพบจุดที่เหมาะสมในการงอก แกมีโทไฟต์ตัวผู้จะสร้างแอนทีโรซอยด์ ซึ่งว่ายเข้าหาแกมีโทไฟต์ตัวเมียเพื่อผสมพันธุ์ หลังจากการปฏิสนธิ ไซโกตจะก่อตัวขึ้น ซึ่งจะพัฒนาเป็นสปอโรไฟต์ใหม่ เป็นการสานต่อวงจรชีวิตของเฟิร์น
เฮเทอโรสปอรี: กระบวนการและการสืบพันธุ์
O เฮเทอโรสปอรี่ คือการพัฒนาของสปอร์ที่มีขนาดและเพศต่างกันสองแบบในสปอโรไฟต์ของพืชบก รวมถึงมอสและเฟิร์นบางชนิด สปอร์ที่เล็กที่สุดคือไมโครสปอร์และเป็นสปอร์ตัวผู้ ส่วนสปอร์ที่ใหญ่ที่สุดคือเมกะสปอร์และเป็นสปอร์ตัวเมีย
เฮเทอโรสปอรีปรากฏเป็นสัญญาณวิวัฒนาการในพืชบางชนิดในช่วงยุคดีโวเนียนของไอโซสปอรีอย่างอิสระ เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในฐานะส่วนหนึ่งของกระบวนการวิวัฒนาการของการแยกเพศ
การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นสาเหตุของการพัฒนาของเฮเทอโรสปอรี เนื่องจากแรงกดดันจากสิ่งแวดล้อมที่มีต่อสปีชีส์กระตุ้นให้ขนาดของโพรพาเกิล (โครงสร้างการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศหรืออาศัยเพศ) เพิ่มขึ้น
สิ่งนี้ส่งผลให้ขนาดสปอร์เพิ่มขึ้น และต่อมามีการสร้างไมโครสปอร์ขนาดเล็กลงและเมกะสปอร์ขนาดใหญ่ขึ้น
ในหลายๆ ครั้ง วิวัฒนาการของเฮเทอโรสปอรีเกิดจากการรักร่วมเพศ แต่สายพันธุ์ที่เกิดเหตุการณ์นี้ครั้งแรกได้สูญพันธุ์ไปแล้ว
ในพืชเฮเทอโรสปอริก พืชที่สร้างเมล็ดเป็นพืชที่พบได้บ่อยที่สุดและเจริญเติบโตได้ดี นอกจากนี้ยังเป็นกลุ่มย่อยที่ใหญ่ที่สุดอีกด้วย
กระบวนการเฮเทอโรสปอรี
ในระหว่างกระบวนการนี้ เมกะสปอร์จะวิวัฒนาการไปเป็นแกมีโทไฟต์เพศเมีย ซึ่งผลิตเฉพาะเซลล์ไข่ ในแกมีโทไฟต์เพศผู้จะผลิตไมโครสปอร์ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าและผลิตเฉพาะอสุจิ
เมกะสปอร์จะถูกสร้างขึ้นจำนวนน้อยภายในเมกะสปอรังเจีย และไมโครสปอร์จะถูกสร้างขึ้นจำนวนมากภายในไมโครสปอรังเจีย เฮเทอโรสปอรียังมีอิทธิพลต่อสปอโรไฟต์ ซึ่งจะต้องสร้างสปอรังเจียสองประเภท
พืชที่มีอยู่ในยุคแรกสุดล้วนเป็นโฮโมสปอร์ แต่มีหลักฐานว่าเฮเทอโรสปอร์ปรากฏหลายครั้งในพืชที่สืบเชื้อสายมาจาก Rhyniophyte ในยุคแรกๆ
ความจริงที่ว่าเฮเทอโรสปอรีปรากฏให้เห็นหลายครั้งบ่งชี้ว่ามันเป็นลักษณะที่ทำให้เกิดข้อได้เปรียบในการคัดเลือก ต่อมาพืชจึงมีความเชี่ยวชาญเฉพาะทางมากขึ้นสำหรับเฮเทอโรสปอรี
ทั้งพืชที่มีท่อลำเลียง (พืชที่มีราก ลำต้น และใบ) ที่ไม่มีเมล็ด และพืชที่ไม่มีท่อลำเลียงต้องการน้ำในระยะสำคัญระยะหนึ่งของวงจรชีวิต เนื่องจากอสุจิจะไปถึงชั้นบรรยากาศได้โดยผ่านทางน้ำเท่านั้น
ไมโครสปอร์และเมกะสปอร์
ไมโครสปอร์เป็นเซลล์แฮพลอยด์ (เซลล์ที่มีโครโมโซมชุดเดียวในนิวเคลียส) และในสปีชีส์เอนโดสปอร์ ได้แก่ แกมีโทไฟต์ตัวผู้ ซึ่งถูกพัดพาไปที่เมกะสปอร์โดยลม กระแสน้ำ และพาหะอื่นๆ เช่น สัตว์
ไมโครสปอร์ส่วนใหญ่ไม่มีแฟลกเจลลา หมายความว่าพวกมันไม่สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างเต็มที่ โดยทั่วไปแล้วจะมีโครงสร้างผนังสองชั้นภายนอกที่ล้อมรอบไซโทพลาซึมและนิวเคลียสกลาง
เมกะสปอร์มีเมกะโทไฟต์เพศเมียในพืชเฮเทอโรสปอร์และพัฒนาอาร์เคโกเนีย (อวัยวะเพศหญิง) ซึ่งผลิตไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิด้วยอสุจิที่ผลิตในแกมีโทไฟต์เพศผู้ ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากไมโครสปอร์
ส่งผลให้มีการสร้างไข่หรือไซโกตดิพลอยด์ที่ได้รับการผสมพันธุ์ ซึ่งจะพัฒนาไปเป็นเอ็มบริโอสปอโรไฟต์
เมื่อสปีชีส์อยู่ในสภาวะ exosphoric สปอร์ขนาดเล็กจะงอกขึ้นเพื่อก่อให้เกิด gametophyte ตัวผู้ สปอร์ขนาดใหญ่จะงอกขึ้นเพื่อก่อให้เกิด gametophyte ตัวเมีย ทั้งสองเซลล์มีชีวิตอิสระ
ในสปีชีส์เอนโดสปอริก แกมีโทไฟต์ทั้งสองเพศมีขนาดเล็กมากและอยู่ในผนังสปอร์ เมกะสปอร์และเมกะกามีโทไฟต์จะถูกเก็บรักษาและเลี้ยงโดยเฟสสปอโรไฟต์
โดยทั่วไปแล้ว พืชเอนโดสโคปจะแยกเพศ (dioecious) หมายความว่ามีทั้งเพศผู้และเพศเมีย ภาวะนี้ส่งเสริมการผสมข้ามพันธุ์ ด้วยเหตุนี้ ไมโครสปอร์และเมกะสปอร์จึงเกิดขึ้นในสปอรังเจียที่แยกจากกัน (เฮเทอรังเจีย)
การสืบพันธุ์แบบเฮเทอโรสปอริก
เฮเทอโรสปอรีเป็นกระบวนการสำคัญยิ่งต่อวิวัฒนาการและการพัฒนาของพืช ทั้งที่สูญพันธุ์ไปแล้วและที่ยังหลงเหลืออยู่ การรักษาเมกะสปอร์และการแพร่กระจายของไมโครสปอร์ส่งเสริมและกระตุ้นกลยุทธ์การแพร่กระจายและการสืบพันธุ์
ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับเฮเทอโรสปอรีนี้ช่วยเพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ได้อย่างมาก เนื่องจากการมีกลยุทธ์เหล่านี้ในสภาพแวดล้อมหรือแหล่งที่อยู่อาศัยใดๆ ก็ตามนั้นเป็นสิ่งที่ดี
เฮเทอโรสปอรีป้องกันการปฏิสนธิด้วยตนเองในแกมีโทไฟต์ แต่ไม่ป้องกันการปฏิสนธิด้วยตนเองในแกมีโทไฟต์ที่มาจากสปอโรไฟต์ที่ผสมพันธุ์กัน การผสมพันธุ์ด้วยตนเองประเภทนี้เรียกว่าสปอโรไฟต์ (sporophytic self fertilization) และพบได้บ่อยในพืชดอก
แบบจำลองเฮก-เวสโตบี
เพื่อทำความเข้าใจต้นกำเนิดของเฮเทอโรสปอรี จึงใช้แบบจำลอง Haig-Westoby ซึ่งสร้างความสัมพันธ์ระหว่างขนาดสปอร์ขั้นต่ำกับการสืบพันธุ์ของแกมีโทไฟต์ที่มีเพศสัมพันธ์สองเพศได้สำเร็จ
ในกรณีของการทำงานของเพศเมีย การเพิ่มขนาดสปอร์ขั้นต่ำจะเพิ่มโอกาสในการสืบพันธุ์สำเร็จ ในกรณีของการทำงานของเพศผู้ ความสำเร็จในการสืบพันธุ์จะไม่ได้รับผลกระทบจากการเพิ่มขนาดสปอร์ขั้นต่ำ
การพัฒนาเมล็ดพันธุ์เป็นหนึ่งในกระบวนการที่สำคัญที่สุดสำหรับพืชบก คาดว่าชุดลักษณะที่กำหนดความสามารถในการพัฒนาเมล็ดพันธุ์ได้รับอิทธิพลโดยตรงจากแรงกดดันการคัดเลือกที่เกิดจากลักษณะเหล่านี้
สรุปได้ว่าลักษณะส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากอิทธิพลโดยตรงจากการปรากฏของเฮเทอโรสปอรีและผลของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
อ้างอิง
- Bateman, Richard M. และ DiMichele, William A. (1994). Heterospory: นวัตกรรมสำคัญที่มีการวนซ้ำมากที่สุดในวิวัฒนาการของพืช บทวิจารณ์ทางชีววิทยา , 345 417-
- Haig, D. และ Westoby, M. (1988). แบบจำลองสำหรับแหล่งกำเนิดของเฮเทอโรสปอรี วารสารชีววิทยาเชิงทฤษฎี , 257 272-
- Haig, D. และ Westoby, M. (1989). แรงคัดเลือกในการเกิดนิสัยของเมล็ดพันธุ์ วารสารชีววิทยา , 215 238-
- อ็อกซ์ฟอร์ด-คอมพลูเทนส์ (2000) พจนานุกรมวิทยาศาสตร์ มาดริด: บทบรรณาธิการที่สมบูรณ์.
- Petersen, K.B. และ Bud, M. (2017). เหตุใดเฮเทอโรสปอรีจึงวิวัฒนาการขึ้นมา? บทวิจารณ์ทางชีววิทยา , 1739 1754-
- Sadava, DE, Purves, WH. (2009). ชีวิต: วิทยาศาสตร์แห่งชีววิทยา บัวโนสไอเรส: บทบรรณาธิการด้านการแพทย์ของ Pan-American