世代交代

植物

世代交代は植物の進化において重要な概念である。すべての陸生植物は世代交代を持っています。

コケやその親戚（蘚苔類）では、ハプロイド配偶子植物が優勢な世代であり、二倍体胞子植物は、配偶子植物から成長した胞子を持つ茎である。シダ類では二倍体胞子植物の方がはるかに大きくなりますが、ハプロイド配偶子植物も小さな植物で長く成長することができます。

花を咲かせる植物（被子植物）の場合、胞子植物の発生は、小さな生殖構造（花粉や卵子）を除いて、ほぼ全ライフサイクル（緑色の植物、根など）を指します。

胞子植物は、減数分裂によって、胞子（それ故に名前）を生成します。これらは配偶子植物に発展します。胞子と結果として生じる配偶子植物の両方がハプロイドである、彼らは半分の数の染色体を持っていることを意味します。その後、成熟した配偶子植物は、有糸分裂によってオスまたはメスの配偶子（またはその両方）を生成します。雄性配偶子と雌性配偶子の融合（受精）により、新しい胞子植物に発展する二倍体の接合体が生成されます。これは、世代交代や相交代として知られているサイクルです。

植物の進化の要因として

画期的な著作である「植物の変化と進化」の中で、ステビンスは、世代交代が植物の全体的な進化にどのように関係しているかを論じています。彼は始めた。

"動物の性周期と植物の性周期の間に見られる最も顕著な違いは、少数の原生動物を除いて、動物はすべての段階で二倍体であるのに対し、ほとんどすべての植物は多かれ少なかれハ倍体の段階を持っているということです。さらに、世代交代の種類の順序は...植物の進化の最もよく知られた特徴の一つです...二倍体の世代は、間違いなく何度も独立して進化してきた」。

後にステビンズがコメントしています。

"二倍体の状態は、遺伝的優性と劣性の状態を可能にするので、柔軟性の増加をもたらします。ハプラス体では、すべての新しい突然変異は直ちに選択の作用にさらされます...一方、二倍体では、新しい突然変異体はヘテロ接合体として生まれ、劣性であれば選択から守られます。

ポイントは、二倍体では、新しい対立遺伝子は保護されており、（集合的に）個体群の潜在的な変異の貯蔵庫になっているということです。

藻類

ほとんどの藻類は優性配偶体世代を持っていますが、いくつかの種では配偶体と胞子は形態的に類似しています（同型）。

蘚苔類

白蘚類（コケ類、肝草類、角藻類）は、成体の胞子植物が栄養を配偶子植物に依存している優勢配偶子期を持っています。胞子植物は雌性器内の接合体から発育するので、初期の発育は配偶子植物によって養われます。

維管束植物

独立した胞子植物は、今日まで生き残っているすべてのクラブモス、ホーステール、シダ、裸子植物、アンギオスペルマム（花の植物）の支配的な形態である。

初期の進化

初期の土地の植物は、同一の胞子を生産する胞子植物を持っていた：彼らは、彼らが開発したどの性別であっても同じように見えた。裸子植物の祖先は、複雑な異胞子性のライフサイクルを進化させた：オスとメスの配偶体を生産する胞子は、異なるサイズであった。男性の微小胞子よりも大きく、数が少ない傾向にある女性のメガスポア。

デボン紀の間に、いくつかの植物群は独立して、単一のメガスポラージが親胞子の胞子膜の中に保持されていたヘテロスポリーと後にエンドスポリーを進化させた。これらの内分泌性のメガスポアは、女性の性器と卵細胞を持つ小型の多細胞の雌性配偶体を持っていた。卵子は、プレポレンの形で風媒性のminiatuarised male gemetophyteによって産生された自由遊泳精子によって受精された。

結果として得られた接合体は、親胞子の胞子膜の中にある単一の大きなメスのメガスポアの中にいる間に、次の胞子膜の世代に発展しました。ヘテロスポリーとエンドスポリーの進化は、裸子植物とアンギオスペルマムによって生産される種類の種子の進化の中で最も早い段階の一つであった。

シダでは、配偶子植物は胞子植物よりも小さい。図1-3は胞子から成長した配偶子植物である。図4 完全に成長した配偶子植物は、小さな平たい植物で、ほとんどの場合、細胞が一層だけになっています。図5は、配偶子植物の中心付近にある卵細胞が受精した後、葉や根を持つシダ植物に成長したものです。


花木では、胞子植物は花粉と卵巣内の巨ガメ藻を除く多細胞体全体を構成している。

他の生物の類似プロセス

いくつかのクロマルベオラータ、いくつかの真菌、いくつかのスライムカビは、本物の世代交代と思われるものを持っています。これらのグループには、この現象がどの程度一般的なのかを言うのが難しいほど、様々なタイプのものが含まれています。確かにスライムカビは単系統のグループではなく、他の2つのグループにも当てはまるかもしれません。

動物

ライフサイクルも参照

多細胞二倍体世代と多細胞ハ倍体世代の世代交代は動物には存在しない。

動物の中には、異なる二倍体の段階を持つライフサイクルがあるものもある。これは「世代交代」と呼ばれることもあるが、植物や一部の原生生物で起こることとは全く異なる。最も一般的なケースは、2つの異なる世代が存在し、一方の世代のみが有性生殖を行うというものです。これまでに発見されている動物には、クニダリアやツナガタムシなどがいます。右の画像はクラゲの場合です。メデューサはポリプとは違った表現型をしています。メデューサだけが有性生殖をしています。

ライフサイクルの形態を持つ他の動物には、ある種のフリュークのような寄生虫が含まれており、これらの寄生虫は、その人生のある部分では異なるカタツムリの中に住み、別の部分では脊椎動物の中に住む。

場合によっては、2世代以上の周期を含むこともある。その場合、1つの段階のみが有性生殖を利用します。例えばアブラムシでは、有性生殖を行う1世代と、無性生殖の一種であるパルテノジェネシスを利用する40世代までがあります。

クラゲのメデューサフォーム


クラゲのポリプ