Nesillerin değişimi

Yazar: Leandro Alegsa Oluşturulma tarihi: 18 Mayıs 2022

Nesillerin değişimi terimi, bazı ökaryotların yaşam döngüsündeki bir süreci tanımlamak için kullanılır. Bitkilerde ve bazı protistlerde meydana gelen form değişimini tanımlar. Bir form diploiddir, 2n kromozomludur: sporofit. Diğer form ise sadece bir kromozom setiyle haploittir: gametofit. Her iki form da çok hücrelidir.

Eşeyli üremede, organizmalar bir kromozom setine sahip haploid bir faza ve iki kromozom setine sahip diploid bir faza sahiptir. Hayvanlarda vücut (soma) genellikle diploid iken, haploid aşama sadece gametlerdir. Diğer ökaryotlarda nesil değişimi meydana gelebilir. Bu, hem diploid hem de haploid aşamaların çok hücreli organizmalar olduğu anlamına gelir. Klasik örnek, yeşil bitkinin haploid bir gametofit olduğu ve üreme aşamasının diploid sporofit olduğu yosunlardır. Sağdaki resimde gösterildiği gibi, iki form genellikle birlikte görülür

Nesillerin değişimi terimi yalnızca eşeyli döngüyü ifade eder; organizmalar genellikle eşeysiz üremeye de sahiptir. Bu terim, çok farklı görünebilen ancak tüm hücrelerin iki kromozom setine sahip olduğu hayvanlardaki yaşam döngüsü aşamaları ile karıştırılmamalıdır.

Diploid bir sporofit (altta) ile haploid bir gametofit (üstte) arasındaki nesil değişimini gösteren diyagram

Tipik yosun: yeşil haploid gövde ve kahverengi diploid sporofit

Bitkiler

Nesillerin değişimi, bitkilerin evriminde önemli bir kavramdır. Tüm kara bitkilerinde nesil değişimi vardır.

Karayosunları ve akrabalarında (Bryophytes), haploid gametofit baskın nesildir ve diploid sporofitler gametofitlerden büyüyen sporangium taşıyan saplardır. Eğrelti otlarında diploid sporofit çok daha büyüktür, ancak haploid gametofit de uzun süre büyüyebilen küçük bir bitkidir.

Çiçekli bitkiler (Angiospermler) için sporofit nesil, küçük üreme yapıları (polen ve ovül) hariç neredeyse tüm yaşam döngüsüdür (yeşil bitki, kökler vb.).

Sporofit, mayoz bölünme yoluyla sporlar üretir (adı da buradan gelir). Bunlar bir gametofite dönüşür. Hem sporlar hem de ortaya çıkan gametofit haploiddir, yani yarısı kadar kromozoma sahiptir. Daha sonra olgun gametofit mitoz bölünme yoluyla erkek ya da dişi gametler (ya da her ikisi) üretir. Erkek ve dişi gametlerin birleşmesi (döllenme) yeni bir sporofite dönüşen diploid bir zigot üretir. Bu, nesillerin değişimi veya evrelerin değişimi olarak bilinen döngüdür.

Bitki evriminde bir faktör olarak

Stebbins, bitkilerde varyasyon ve evrim adlı dönüm noktası niteliğindeki çalışmasında, nesillerin değişiminin bitkilerin genel evrimiyle nasıl ilişkili olduğunu tartışmıştır. Şöyle başlamıştı:

"Hayvanların cinsel döngüsü ile bitkilerde bulunanlar arasındaki en çarpıcı fark, birkaç Protozoa hariç, hayvanların tüm aşamalarda diploid olması, neredeyse tüm bitkilerin ise az ya da çok süreli bir haploid aşamaya sahip olmasıdır. Dahası, nesillerin değişim türlerinin sırası... bitki evriminin en iyi bilinen özelliklerinden biridir... Diploid nesil şüphesiz birçok farklı zamanda bağımsız olarak evrimleşmiştir".

Daha sonra Stebbins şöyle diyor:

"Diploid durum esneklikte bir artışa neden olur çünkü genetik baskınlık ve resesiflik durumunu mümkün kılar. Haploid bir organizmada her yeni mutasyon derhal seçilim etkisine maruz kalır... Diploid bir organizmada ise her yeni mutant bir heterozigot olarak ortaya çıkar ve eğer çekinik ise seçilimden korunur."

Mesele şu ki, diploidlerde yeni aleller korunur ve (toplu olarak) popülasyondaki potansiyel varyasyonun bir rezervuarıdırlar.

Yosun

Çoğu alg baskın gametofit nesillerine sahiptir, ancak bazı türlerde gametofitler ve sporofitler morfolojik olarak benzerdir (izomorfik).

Biryofitler

Biryofitler (karayosunları, ciğerotları ve boynuzotları), yetişkin sporofitin beslenme için gametofite bağımlı olduğu baskın bir gametofit evresine sahiptir. Sporofit, dişi cinsel organı içindeki zigottan gelişir, bu nedenle erken gelişimi gametofit tarafından beslenir.

Vasküler bitkiler

Bağımsız bir sporofit, günümüze kadar hayatta kalan tüm saz yosunları, at kuyrukları, eğrelti otları, açık tohumlular ve kapalı tohumlularda (çiçekli bitkiler) baskın formdur.

Daha önceki evrim

İlk kara bitkileri aynı sporları üreten sporofitlere sahipti: hangi cinsiyette gelişirlerse gelişsinler aynı görünüyorlardı. Açık tohumluların ataları karmaşık heterosporlu yaşam döngüleri geliştirmiştir: erkek ve dişi gametofitleri üreten sporlar farklı boyutlardaydı. Dişi megasporlar, erkek mikrosporlardan daha büyük ve sayıca daha az olma eğilimindedir.

Devoniyen boyunca, birkaç bitki grubu bağımsız olarak heterospory ve daha sonra tek megasporların ana sporofitin sporangia içinde tutulduğu endospory geliştirmiştir. Bu endosporik megasporlar, dişi cinsiyet organları ve yumurta hücreleri ile minyatür çok hücreli bir dişi gametofite sahipti. Yumurtalar, rüzgarla taşınan minyatürleşmiş erkek gametofitler tarafından ön polen şeklinde üretilen serbest yüzen spermler tarafından döllenmiştir.

Ortaya çıkan zigot, ana sporofitin sporangiumundaki tek büyük dişi megasporun içindeyken bir sonraki sporofit nesline dönüşmüştür. Heterospory ve endospory'nin evrimi, açık tohumlular ve kapalı tohumlular tarafından üretilen türden tohumların evrimindeki ilk adımlar arasındadır.

Eğrelti otlarında gametofit sporofitten daha küçüktür. Şekil 1-3'te gametofit (prothallus) bir spordan büyümüştür. Şekil 4 tamamen büyümüş gametofit, çoğunlukla sadece bir hücre tabakasından oluşan küçük yassı bir bitkidir. Şekil 5 Gametofitin merkezine yakın bir yumurta hücresi döllendikten sonra yaprakları ve kökleri olan bir eğrelti otu bitkisine dönüşür.

Çiçekli bitkilerde sporofit, ovül içindeki polen ve megagametofit hariç tüm çok hücreli gövdeyi kapsar

Diğer organizmalarda da benzer süreçler

Bazı Chromalveolata, bazı mantarlar ve bazı cıvık küflerde gerçek bir nesil değişimi varmış gibi görünmektedir. Bu gruplar o kadar geniş bir yelpazede farklı türleri içerir ki, bu fenomenin ne kadar yaygın olduğunu söylemek zordur. Kesinlikle cıvık küfler monofiletik bir grup değildir ve bu durum diğer iki grup için de geçerli olabilir,

Hayvanlar

ayrıca bkz. yaşam döngüsü

Çok hücreli diploid ve çok hücreli haploid nesiller arasındaki nesil değişimi hayvanlarda mevcut değildir.

Bazı hayvanlarda, farklı diploid aşamaları olan bir yaşam döngüsü vardır. Bu bazen yanlışlıkla "nesillerin değişimi" olarak adlandırılır, ancak bitkilerde ve bazı protistlerde olanlardan oldukça farklıdır. En yaygın durum, sadece birinde eşeyli üremenin olduğu iki farklı neslin olmasıdır. Bu durumun görüldüğü hayvanlar arasında Cnidaria ve Tunicates bulunur. Sağdaki resimler denizanası vakasını göstermektedir: Medusa polipten farklı görünmektedir; bunlar farklı fenotiplerdir. Sadece medusa cinsel olarak çoğalır.

Yaşam döngüsü formlarına sahip diğer hayvanlar arasında, yaşamlarının bir bölümünde farklı salyangozlarda ve diğer bir bölümünde omurgalılarda yaşayan bazı flukeler gibi parazitler yer alır.

Bazı durumlarda, döngü ikiden fazla nesli kapsamaktadır. Bu durumda, yalnızca bir aşamada eşeyli üreme kullanılır. Örneğin yaprak bitlerinde, eşeyli üreyen bir nesil ve bir tür eşeysiz üreme olan partenogenezi kullanan kırk kadar nesil vardır.

Sorular ve Yanıtlar

S: Nesillerin değişimi terimi nedir?

C: Nesil değişimi, bitkilerin (ve bazı protistlerin) yaşam döngüsündeki form değişimini tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Bir form 2n kromozomlu diploid (sporofit), diğer form ise sadece bir set kromozomlu haploiddir (gametofit). Her iki form da çok hücrelidir.

S: Eşeyli üreme nasıl gerçekleşir?

C: Eşeyli üremede, organizmalar bir kromozom setine sahip haploid bir faza ve iki kromozom setine sahip diploid bir faza sahiptir. Hayvanlarda vücut (soma) genellikle diploiddir, haploid evre ise sadece gametlerden oluşur.

S: Ökaryotlarda nesil değişimi olması ne anlama gelir?

C: Ökaryotlarda nesil değişimi olduğunda, bu hem diploid hem de haploid evrelerin çok hücreli organizmalar olduğu anlamına gelir. Klasik örnek, yeşil bitkinin haploid bir gametofit olduğu ve üreme fazının diploid bir sporofit olduğu yosunlardır.

S: Bu terim eşeyli üremeyi mi yoksa eşeysiz üremeyi mi ifade eder?

C: "Nesillerin değişimi" terimi sadece eşeyli üremeyi ifade eder; organizmalarda eşeysiz üreme de olabilir.

S: Bu terim hayvanlardaki yaşam döngüsü aşamalarıyla mı ilgilidir?

C: Hayır; bu terim, çok farklı görünebilen ancak tüm hücrelerin iki kromozom setine sahip olduğu hayvanlardaki yaşam döngüsü aşamaları ile karıştırılmamalıdır.

S: Hangi tür organizma tipik olarak iki form arasında bir değişime sahiptir?

C: Bitkiler (ve bazı protistler) tipik olarak iki form arasında değişime sahiptir - bir form 2n kromozomlu diploid (sporofit) ve diğer form sadece bir set kromozomlu haploid (gametofit). Her iki form da çok hücrelidir.