¿Qué es la Alternancia de Generaciones? Definición, etapas y diagrama

Alternancia de generaciones en las plantas.

Las plantas son extrañas. Se supone que viven en el suelo, pero algunos prefieren vivir en el agua. Se supone que producen energía utilizando la luz solar, pero algunos comen insectos. Parecen romper todas las reglas de cómo se supone que debe actuar la vida. No sorprende que el ciclo de vida de las plantas también parezca algo fuera de este mundo. Alternancia de Generación es una frase que describe la naturaleza única de los ciclos de vida de las plantas. Alternan, o cambian de un lado a otro, en cada generación, entre dos etapas diferentes de la vida. Cada generación de la planta se verá, no como su planta madre, sino como su abuelo.

Las plantas alternan desde una etapa diploide, llamada esporofito, a una etapa haploide, llamada gametofito, y viceversa en un ciclo. Esto nos parece especialmente extraño a los animales porque no lo hacemos. Cada una de estas diferentes fases puede ser un organismo multicelular independiente. En animales como nosotros, nuestra fase haploide son nuestros espermatozoides y óvulos, o células sexuales. Las células sexuales de los animales son unicelulares y no viven fuera del cuerpo del organismo. Como aprenderemos, la etapa haploide de una planta puede sobrevivir fuera de ella y, a veces, constituye la etapa dominante de su vida.

Todas las plantas tienen un ciclo de vida de alternancia de generación. Diferentes grupos de plantas tienen diferentes variaciones de este ciclo, pero los mismos pasos básicos. La alternancia de generaciones es la reproducción sexual en las plantas, ya que implica la creación y combinación de células sexuales. A medida que los grupos de plantas han ido evolucionando en complejidad desde briofitas (musgo) hasta angiospermas (plantas con flores), su alternancia de ciclos de vida generacionales también ha cambiado.

Podemos describir la alternancia del ciclo de vida generacional en plantas a partir de un organismo diploide o esporofito. Esta es la primera etapa, o generación uno, del ciclo de vida. En la mayoría de las plantas, esta es la fase que reconocemos como cuerpos de las plantas. Los esporofitos producen esporas mediante meiosis. La meiosis es un tipo de división celular que produce células hijas que son genéticamente únicas. La meiosis reduce una célula de diploide a haploide y cambia la variedad de genes. Las esporas serán diferentes entre sí y de sus padres, y contendrán la mitad de cromosomas que el padre.

La espora comienza como una sola célula y se divide mediante mitosis para formar una etapa haploide multicelular llamada gametofito. El gametofito es la segunda etapa, o generación dos, del ciclo de vida. Esta etapa se llama gametofito porque produce los gametos o células sexuales. Dependiendo del tipo de planta, esta fase de gametofito puede ser de distintos tamaños. En las plantas que fluyen, las esporas haploides en la antera de la flor producirán gametos masculinos o granos de polen. La espora haploide en el óvulo femenino producirá gametos u óvulos femeninos. Dos gametos del sexo opuesto se unirán en la fertilización y se fusionarán en un cigoto diploide (óvulo fertilizado). En el mejor de los casos, los gametos provendrán de dos plantas gametofitas diferentes, lo que aumentará la diversidad genética del cigoto. El cigoto es un organismo diploide porque contiene dos juegos de cromosomas, uno del gameto masculino y otro del gameto femenino. ¡El cigoto se convertirá en un esporofito y el ciclo comenzará de nuevo!

Haploide o diploide

Las plantas alternan entre etapas (o generaciones) de vida haploides y diploides. El gametofito es la etapa haploide y el esporofito es la etapa diploide. Estas etapas son ambas formas del término ploidía, que es una gran palabra científica que describe la cantidad de conjuntos de cromosomas en una célula. Quizás sepas por clases de ciencias anteriores que los cromosomas son estructuras en forma de hilos dentro del núcleo de la célula que están hechas de ADN. El ADN actúa como código o modelo para los organismos vivos. Cada especie de organismo, dependiendo de su historia evolutiva, tiene un número específico de genes y cromosomas.

Diploide significa simplemente que las células tienen dos copias de cada cromosoma. Di es un prefijo que significa doble o dos. El diploide a menudo se puede describir como 2n porque n se refiere a conjuntos de cromosomas y las células diploides tienen dos conjuntos. Las células diploides del esporofito contienen un juego de cromosomas del gameto masculino y un juego de cromosomas del gameto femenino.

Haploide se describe como n porque las células tienen un solo juego de cromosomas. La etapa de planta gametofita que se desarrolla a partir de la espora tiene solo un juego de cromosomas porque la espora tiene solo un juego.

Gametofito y esporofito

Todas las plantas realizan la transición entre un gametofito haploide (n) y un esporofito diploide (2n) en la alternancia del ciclo de vida generacional. Dependiendo de la especie, en ocasiones uno u otro es el estadio dominante. Los briófitos son un grupo de plantas simples no vasculares que incluyen musgos, hepáticas y hornworts. En los briófitos, la etapa gametofita es su etapa dominante. Cuando miramos el gran cuerpo de musgo u otro briofito, ese es el gametofito. El esporofito de los briófitos es temporal y crece directamente a partir del cuerpo del gametofito. Este esporofito parece una pequeña cápsula que crece a partir de un tallo en el cuerpo del musgo. Si los musgos fueran como animales, serían como dos células sexuales fusionándose y creciendo en las cabezas de los animales. La descendencia se alimentaría del cuerpo de sus padres y crecería no pareciéndose a ellos, sino a sus abuelos. Suena extraño ¿verdad?

Las plantas más complejas, como los helechos, las gimnospermas y las angiospermas, se diferencian de las briofitas en que han evolucionado hasta tener una etapa de esporofito dominante en su ciclo de vida. Cuando miramos una planta de helecho en el bosque, estamos viendo la etapa de esporofito 2n. En estas plantas, el gametofito sigue siendo un cuerpo multicelular con forma de corazón, pero es pequeño y temporal. Este gametofito proporcionará nutrientes al helecho esporofito en crecimiento que crece a partir de él y eventualmente se marchitará y desaparecerá.

En general, a medida que las plantas han evolucionado desde briofitas hasta angiospermas complejas, la etapa de gametofito se ha vuelto más pequeña y menos longeva. La etapa de esporofito diploide se ha convertido en la etapa de vida dominante en las plantas superiores con composiciones genéticas más complejas. Vivir la mayor parte de su ciclo de vida en la fase de esporofito diploide tiene sentido evolutivo para las plantas superiores. Dado que la etapa diploide tiene dos conjuntos de cromosomas, brinda una oportunidad para que algunos genes queden ocultos y protegidos en el estado recesivo hasta el momento en que puedan ser seleccionados.

Los gametofitos son la etapa haploide

La etapa gametofita, o generación en el ciclo de vida de alternancia de generaciones, es la etapa haploide (n). La etapa del gametofito también se puede considerar como la etapa sexual porque producirá los gametos o células sexuales. Esta etapa solo tiene un juego de cromosomas. La etapa gametofita comienza como una espora, que es una estructura reproductiva haploide. Cuando la espora encuentra un lugar adecuado para vivir, sus células se reproducirán mediante mitosis. Recuerda que la mitosis es un tipo de división celular que produce células hijas idénticas, por lo que todas las células del cuerpo gametofito son haploides. Esta etapa de gametofito se verá diferente según el tipo de planta. El gametofito de la planta producirá células sexuales masculinas y femeninas, que se unirán en la fertilización y crearán la etapa haploide del esporofito.

Los esporofitos son la etapa diploide

La etapa de esporofito, o generación en el ciclo de vida de alternancia de generaciones, es la etapa diploide (2n). Esta fase del esporofito en sí es diploide ya que creció a partir de la fusión de células sexuales masculinas y femeninas liberadas por el gametofito. La primera célula del esporofito creada mediante la fertilización se conoce como cigoto u óvulo fertilizado. Una vez crecido, el esporofito maduro producirá esporas mediante meiosis. Esas esporas se desarrollarán en una estructura llamada esporangio. En las plantas con flores o angiospermas, el esporangio se encuentra en las flores. En los briófitos, el esporangio crece como una cápsula a partir del cuerpo del esporofito. En los helechos, el esporangio se encuentra en el envés de las hojas. En cada esporangio pueden encontrarse millones de esporas. Las esporas creadas mediante la meiosis serán haploides y contendrán un conjunto de cromosomas.

Resumen de la lección

Todas las plantas tienen un ciclo de vida que incluye un cambio entre dos formas o etapas diferentes. Una etapa se llama esporofito. El esporofito es diploide, lo que significa que sus células contienen dos conjuntos de cromosomas de dos plantas madre. En la mayoría de las plantas, el esporofito es la etapa de vida dominante. La etapa de esporofito produce esporas haploides a través de la meiosis.

La otra etapa se llama gametofito y crece a partir de la espora. El gametofito es haploide como la espora, lo que significa que sus células contienen sólo un juego de cromosomas. Diferentes plantas tienen diferentes versiones de este ciclo de vida, pero todas alternan entre las etapas haploide y diploide. Este cambio de etapas es por lo que el ciclo de vida de las plantas se conoce como alternancia de generaciones.