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Sporischer oder diplohaplontischer Lebenszyklus. Ein diploider (2n) Sporophyt wird einer Meiose unterzogen, um haploide (1n) Fortpflanzungszellen zu produzieren, die oft als Sporen bezeichnet werden. Haploide Zellen werden einer Mitose unterzogen, um einen Gametophyten zu produzieren. Der Gametophyt produziert haploide Gameten, die zu einem diploiden zygotischen Sporophyten verschmelzen.,

Generationswechsel ist ein Fortpflanzungszyklus bestimmter Gefäßpflanzen, Pilze und Protisten. Der Begriff ist etwas verwirrend für Menschen, die nur mit dem Lebenszyklus eines typischen Tieres vertraut sind. Ein verständlicherer Name wäre „Wechsel von Phasen einer einzelnen Generation“, da wir normalerweise eine Generation einer Art betrachten, die einen vollständigen Lebenszyklus umfasst., Der Lebenszyklus von Organismen mit „Generationswechsel“ ist gekennzeichnet durch jede Phase, die aus einem von zwei getrennten, frei lebenden Organismen besteht: einem Gametophyten ( Thallus (Gewebe) oder einer Pflanze), der genetisch haploid ist, und einem Sporophyten (Thallus oder Pflanze), der genetisch diploid ist.

Eine haploide Pflanze der Gametophyten-Generation produziert Gameten durch Mitose. Zwei Gameten (die aus verschiedenen Organismen derselben Art oder desselben Organismus stammen) bilden zusammen eine Zygote, die sich zu einer diploiden Pflanze der Sporophytengeneration entwickelt., Dieser Sporophyt produziert Sporen durch Meiose, die keimen und sich zu einem Gametophyten der nächsten Generation entwickeln. Dieser Zyklus, vom Gametophyten zum Gametophyten, ist die Art und Weise, wie Pflanzen und viele Algen einer sexuellen Fortpflanzung unterzogen werden.

Unterscheidungen

Die Unterscheidung von „frei lebenden“ ist wichtig, da angenommen werden kann, dass alle sexuell reproduzierenden Organismen alternierende Phasen beinhalten, zumindest auf zellulärer Ebene als Meiose. Nicht alle Biologen sind sich jedoch einig., Es wird oft gesagt, dass der Generationswechsel sich sowohl auf das diploide als auch auf das haploide Stadium bezieht, das „vielzellig“ ist, und dies ist wichtiger als „freilebend“ . Eine solche Unterscheidung ändert das Konzept zu einer Trennung von Tieren und Pflanzen.

Alle Pflanzen haben diploide Sporophyten-und haploide Gametophytenstadien, die vielzellig sind, und die Unterschiede zwischen Pflanzengruppen liegen in den relativen Größen, Formen und trophischen Fähigkeiten der Gametophyten-oder Sporophytenformen sowie im Differenzierungsgrad der Gametophyten., Ein Beispiel wäre der Vergleich von Pollen und Eizellen mit bisexuellen Gametophyten Thalli. Beide Ansätze werden in diesem Artikel diskutiert.

Biologen erkennen zwei Kategorien des Wechsels: die erste, wenn die Sporophyten-und die Gametophytenformen mehr oder weniger identisch sind, wird der Wechsel als isomorph bezeichnet; und zweitens, wenn die Formen sehr unterschiedlich aussehen, wird der Wechsel als heteromorph bezeichnet. Andere Begriffe, die auf diese Art von Lebenszyklus angewendet werden, sind diplobiontisch, diplohaplontisch, haplodiplontisch oder dibiontisch.,

Heterogamie ist ein Begriff, der verwendet wird, um den Wechsel zwischen parthenogenen und sexuell reproduktiven Phasen zu beschreiben, der bei einigen Tieren auftritt. Obwohl konzeptionell dem „Generationswechsel“ ähnlich, unterscheidet sich die Genetik der Heterogamie signifikant.

Pilze

Pilzmyzelien sind typischerweise haploid. Wenn sich Myzelien verschiedener Paarungstypen treffen, produzieren sie zwei mehrkernige kugelförmige Zellen, die sich über eine „Paarungsbrücke“verbinden. Kerne bewegen sich von einem Myzel in das andere und bilden ein Heterokaryon (was „verschiedene Kerne“bedeutet). Dieser Prozess wird Plasmogamie genannt., Die tatsächliche Fusion zu diploiden Kernen wird als Karyogamie bezeichnet und kann erst auftreten, wenn Sporangien gebildet werden. Karogamie produziert eine diploide Zygote, die ein kurzlebiger Sporophyt ist, der bald Meiose erfährt, um haploide Sporen zu bilden. Wenn die Sporen Keimen, entwickeln Sie sich zu neuen Myzelien.

Protisten

Einige Protisten durchlaufen einen Generationswechsel, einschließlich der Schleim Schimmelpilze, Foraminiferen und viele Meeresalgen.

Der Lebenszyklus von Schleimpilzen ist dem von Pilzen sehr ähnlich. Haploide Sporen keimen zu Schwarmzellen oder Myxamoebae., Diese verschmelzen in einem als Plasmogamie und Karyogamie bezeichneten Prozess zu einer diploiden Zygote. Die Zygote entwickelt sich zu einem Plasmodium, und das reife Plasmodium produziert je nach Art einen bis viele Fruchtkörper mit haploiden Sporen.

Foraminiferen durchlaufen einen heteromorphen Generationswechsel zwischen einer haploiden Gamont-und einer diploiden Agamont-Phase. Der einzellige haploide Organismus ist typischerweise viel größer als der diploide Organismus.

Generationswechsel tritt bei fast allen Meeresalgen auf., Bei den meisten Rotalgen, vielen Grünalgen und einigen Braunalgen sind die Phasen isomorph und freilebend. Einige Arten von Rotalgen haben einen komplexen dreiphasigen Generationswechsel. Seetang ist ein Beispiel für eine braune Alge mit einem heteromorphen Generationswechsel. Arten aus der Gattung Laminaria haben einen großen sporophytischen Thallus, der haploide Sporen produziert, die keimen, um freilebende mikroskopisch kleine männliche und weibliche Gametophyten zu produzieren.,

Pflanzen

Nicht-vaskuläre Pflanzen

Liverwort gametophyte

Nichttracheophytenpflanzen einschließlich der Leberwürmer, Hornwürmer und Moose durchlaufen einen Generationswechsel; Die Gametophytengeneration ist die häufigste. Der haploide Gametophyt produziert haploide Gameten in mehrzelligen Gametangien. Weibliche Gametangien werden Archegonium genannt und produzieren Eier, während männliche Strukturen, die Antheridium genannt werden, Sperma produzieren., Wasser wird benötigt, damit die Spermien zum Archegonium schwimmen können, wo die Eier befruchtet werden, um die diploide Zygote zu bilden. Die Zygote entwickelt sich zu einem Sporophyten, der vom übergeordneten Gametophyten abhängig ist. Reife Sporophyten produzieren haploide Sporen durch Meiose in Sporangien. Wenn eine Spore keimt, wächst sie zu einem anderen Gametophyten.

Gefäßpflanzen

Diagramm des Generationswechsels in Farnen.,

Farne und ihre Verbündeten, einschließlich Clubmoss und Schachtelhalme, reproduzieren sich durch eine Veränderung von Generationen. Die auffällige Pflanze, die auf dem Feld beobachtet wird, ist der diploide Sporophyt. Diese Pflanze erzeugt durch Meiose einzellige haploide Sporen, die durch den Wind (oder in einigen Fällen durch Schwimmen auf Wasser) vergossen und zerstreut werden. Wenn die Bedingungen stimmen,keimt eine Spore und wächst zu einem eher unauffälligen Pflanzenkörper namens Prothallus.,

Die Unterseite einer Dicksonia antarctica Wedel zeigen die sori, oder spore-holding-Strukturen.

Der haploide Prothallus ähnelt nicht dem Sporophyten, und als solche haben Farne und ihre Verbündeten einen heteromorphen Generationswechsel. Der Prothallus ist kurzlebig, führt aber die sexuelle Fortpflanzung durch und produziert die diploide Zygote, die dann als Sporophyt aus dem Prothallus herauswächst.,