Põlvkondade vaheldumine
Üks põhilisi arenguidusid, mis iseloomustab taimedele iseloomulikke kohastumisi maismaale liikumiseks, on põlvkondade vaheldumine.
Põlvkondade vaheldumine tekkis esmakordselt meres esinevatel vetikatel. Vetikate areng algas 1,5 miljardit aastat tagasi. Alles ligikaudu miljard aastat hiljem jõudis esimene taim maismaale. Selle aja jooksul tekkis vetikatel põlvkondade vaheldumine muteerumise kaudu väidetavasti mitu korda.
Põlvkondade vaheldumine puudutab organismi elutsüklit paljunemise seisukohalt. Et seda paremini mõista, tuleks seda kõrvutada näiteks inimeste elutsükliga.
Inimeste täiskasvanud isenditel on enamikes rakkudes kaks komplekti kromosoome, teisisõnu nad on diploidsed (2N). Naissoost isenditel tekib meioosi käigus ühte tüüpi sugurakk ehk gameet (munarakk), meessoost isenditel teist tüüpi gameet (seemnerakk). Sugurakke iseloomustab haploidsus (N) – kromosoomikomplekte on vaid üks. Viljastumise käigus mehe ja naise sugurakud ühinevad ning tekitavad uuesti diploidse isendi, kes täiskasvanueas on võimeline tekitama oma sugurakke.
Skeem on niisiis järgmine:
Põlvkondade vaheldumine tekkis esmakordselt meres esinevatel vetikatel. Vetikate areng algas 1,5 miljardit aastat tagasi. Alles ligikaudu miljard aastat hiljem jõudis esimene taim maismaale. Selle aja jooksul tekkis vetikatel põlvkondade vaheldumine muteerumise kaudu väidetavasti mitu korda.
Põlvkondade vaheldumine puudutab organismi elutsüklit paljunemise seisukohalt. Et seda paremini mõista, tuleks seda kõrvutada näiteks inimeste elutsükliga.
Inimeste täiskasvanud isenditel on enamikes rakkudes kaks komplekti kromosoome, teisisõnu nad on diploidsed (2N). Naissoost isenditel tekib meioosi käigus ühte tüüpi sugurakk ehk gameet (munarakk), meessoost isenditel teist tüüpi gameet (seemnerakk). Sugurakke iseloomustab haploidsus (N) – kromosoomikomplekte on vaid üks. Viljastumise käigus mehe ja naise sugurakud ühinevad ning tekitavad uuesti diploidse isendi, kes täiskasvanueas on võimeline tekitama oma sugurakke.
Skeem on niisiis järgmine:
Põlvkondade vaheldumise puhul tekib uus vaheaste. Ka siin algab areng diploidsest (2N) organismist, kuid selles organismis ei teki otse sugurakud: meioosi tulemuseks on siin hoopis haploidsed (N) spoorid ehk eosed. Spooridest kasvab uus taim (N) ning alles see taim loob mitoosi käigus sugurakud (N), mis saavad vastassoost sugurakuga ühinedes tekitada uue diploidse (2N) taime.
Skemaatiliselt võiks seda kujutada nii:
Skemaatiliselt võiks seda kujutada nii:
Niisiis, järglaste tekkeks on siin vaja kaht taimede põlvkonda, millest esimest nimetatakse sporofüüdiks (spoor + phytos kr k ‘taim’) ehk spoore tekitavaks taimeks (2N) ja teist gametofüüdiks ehk gameete (sugurakke) tekitavaks taimeks (N), kusjuures mõlema põlvkonna taimed suutsid vetikate puhul iseseisvalt fotosünteesi abil endale tarvilikku energiat toota.
Nagu öeldud, oli põlvkondade vaheldumine olemas juba osadel vetikatel ning see on iseloomulik kõikidele maismaataimedele. Vaadeldes ülaltoodud nimekirja probleemidest, mida taimed pidid maismaa asustamiseks ületama, tuleks nüüd küsida: millisele probleemile oli põlvkondade vaheldumine (osaliseks või täielikuks) lahenduseks? Vastus peitub viivituses, mida põlvkondade vaheldumine pakub.
Kui veekeskkonnas võis viljastumine toimuda praktiliselt igal ajal, siis maismaal see nii ei olnud. Eriti alguses, kui ei olnud välja kujunenud spetsiaalselt maismaale sobilikke viljastumismehhanisme, vajas viljastumine endiselt veekeskkonda. Kuna maismaal vaheldusid soodsamad (niiskemad) olud ebasoodsamatega (nt madalate maismaajärvede ajutine läbikuivamine), siis pakub põlvkondade vaheldumine võimaluse sugurakkude moodustamist edasi lükata seni, kuni olud muutuvad jälle soodsaks.
Nagu öeldud, oli põlvkondade vaheldumine olemas juba osadel vetikatel ning see on iseloomulik kõikidele maismaataimedele. Vaadeldes ülaltoodud nimekirja probleemidest, mida taimed pidid maismaa asustamiseks ületama, tuleks nüüd küsida: millisele probleemile oli põlvkondade vaheldumine (osaliseks või täielikuks) lahenduseks? Vastus peitub viivituses, mida põlvkondade vaheldumine pakub.
Kui veekeskkonnas võis viljastumine toimuda praktiliselt igal ajal, siis maismaal see nii ei olnud. Eriti alguses, kui ei olnud välja kujunenud spetsiaalselt maismaale sobilikke viljastumismehhanisme, vajas viljastumine endiselt veekeskkonda. Kuna maismaal vaheldusid soodsamad (niiskemad) olud ebasoodsamatega (nt madalate maismaajärvede ajutine läbikuivamine), siis pakub põlvkondade vaheldumine võimaluse sugurakkude moodustamist edasi lükata seni, kuni olud muutuvad jälle soodsaks.