Heterosporía
La producción de esporas de dos tamaños y sexos diferentes por varios grupos de plantas terrestres.
Una piña hembra ( Pinophyta ) produce las megasporas de esta planta heterospórica.
Una piña macho ( Pinophyta ) produce las microsporas de esta planta heterospórica.

La heterosporia es la producción de esporas de dos tamaños y sexos diferentes por los esporofitos de las plantas terrestres . La más pequeña de estas, la microspora , es masculina y la megaspora más grande es femenina. La heterosporia evolucionó durante el período Devónico a partir de la isosporia de forma independiente en varios grupos de plantas: los licopodios , los helechos, incluidas las colas de caballo arborescentes , [1] y las progimnospermas . [1] [2] Esto ocurrió como parte del proceso de evolución del momento de la diferenciación sexual . [3] Cuatro grupos actuales de plantas son heterosporas: Selaginella , Isoetes , Salviniales y plantas con semillas . [4] [5]

Origen de la heterosporia

La heterosporia evolucionó debido a la selección natural que favoreció un aumento en el tamaño de los propágulos en comparación con las esporas más pequeñas de las plantas homosporas. [2] Las plantas heterosporas, similares a las plantas anisospóricas [ aclaración necesaria ] , producen esporas de dos tamaños diferentes en esporangios separados que se desarrollan en gametofitos masculinos y femeninos separados. [6] [7] [2] Se propone que la aparición de plantas heterosporas comenzó con la separación de los esporangios, [7] lo que permitió el desarrollo de dos tipos diferentes de esporas; numerosas esporas pequeñas que se dispersan fácilmente, y menos esporas más grandes que contienen recursos adecuados para sustentar la plántula en desarrollo. [8] Durante el período Devónico hubo muchas especies que utilizaron el crecimiento vertical para capturar más luz solar. [7] La ​​heterosporia y los esporangios separados probablemente evolucionaron en respuesta a la competencia por la luz. [7] La ​​selección disruptiva dentro de las especies resultó en que hubiera dos sexos separados de gametos o incluso toda la planta. Esto puede haber llevado primero a un aumento en el tamaño de las esporas y, en última instancia, a que la especie produjera megaesporas más grandes, así como microesporas más pequeñas. [9] [10]

La heterosporia es ventajosa porque tener dos tipos diferentes de esporas aumenta la probabilidad de que las plantas produzcan descendencia con éxito. [7] Las esporas heterosporosas pueden responder independientemente a la selección por condiciones ecológicas para fortalecer la función reproductiva masculina y femenina. [7] La ​​heterosporia evolucionó de la homosporia muchas veces, pero las especies en las que apareció por primera vez ahora están extintas. [6] Se cree que la heterosporia surgió en la era Devónica, principalmente en lugares húmedos/mojados según la evidencia del registro fósil. [6] Además de ser un resultado de la competencia por la luz, se cree que la heterosporia fue más exitosa en áreas más húmedas porque la megaspora podía moverse más fácilmente en un ambiente acuático mientras que las microsporas se dispersaban más fácilmente por el viento. [10] [6] Se han observado esporas de diferentes tamaños en muchas especies de plantas fosilizadas. [7] Por ejemplo, se ha demostrado en fósiles que la especie Lepidophloios , también conocida como el árbol de escamas, era heterospora; [6] El árbol de escamas tenía conos separados que contenían esporas masculinas o femeninas en la misma planta. [6] Las plantas heterospóricas modernas, como muchos helechos, exhiben endosporia , en la que un megagametofito es fertilizado por un microgametofito mientras aún está dentro de la pared de la espora, obteniendo nutrientes del interior de la espora. [6] Tanto la heterosporia como la endosporia parecen ser uno de los muchos precursores de las plantas con semillas y el ovario. [9] [7] [2] Las plantas heterospóricas que producen semillas son sus descendientes más exitosos y extendidos. [9] Las plantas con semillas constituyen la subsección más grande de plantas heterospóricas. [8]

Microsporas y megasporas

Las microsporas son esporas haploides que en las especies endospóricas contienen el gametofito masculino, que es transportado hasta las megasporas por el viento, las corrientes de agua o vectores animales. Las microsporas no están flageladas y, por lo tanto, no son capaces de moverse activamente. [11] La morfología de la microspora consiste en una estructura externa de doble pared que rodea el citoplasma denso y el núcleo central. [12]

Las megasporas contienen los gametofitos femeninos en las especies de plantas heterospóricas. Desarrollan arquegonios que producen óvulos que son fertilizados por el esperma del gametofito masculino que se origina en la microspora. Esto da como resultado la formación de un cigoto diploide fertilizado , que se desarrolla en el embrión esporofito. Si bien las plantas heterospóricas producen menos megasporas, son significativamente más grandes que sus contrapartes masculinas. [12]

En las especies exospóricas , las esporas más pequeñas germinan en gametofitos masculinos de vida libre y las esporas más grandes germinan en gametofitos femeninos de vida libre . En las especies endospóricas , los gametofitos de ambos sexos están muy reducidos y contenidos dentro de la pared de la espora. Las microsporas de las especies exospóricas y endospóricas son de esporulación libre, distribuidas por el viento, el agua o vectores animales, pero en las especies endospóricas las megasporas y el megagametofito contenido en ellas son retenidos y nutridos por la fase esporofita. Las especies endospóricas son, por tanto, generalmente dioicas , una condición que promueve el cruzamiento . Algunas especies exospóricas producen microsporas y megasporas en el mismo esporangio , una condición conocida como homoangia, mientras que en otras las microsporas y megasporas se producen en esporangios separados (heterangia). Ambos pueden estar presentes en el mismo esporofito monoico o en diferentes esporofitos en especies dioicas. [8]

Reproducción

La heterosporia fue un evento clave en la evolución de las plantas fósiles y supervivientes. La retención de megasporas y la dispersión de microsporas permiten estrategias reproductivas tanto de dispersión como de establecimiento. Esta capacidad adaptativa de la heterosporia aumenta el éxito reproductivo ya que cualquier tipo de entorno favorece la presencia de estas dos estrategias. La heterosporia impide que se produzca la autofecundación en un gametofito, pero no impide que se apareen dos gametofitos que se originaron a partir del mismo esporofito. [8] Este tipo específico de autofecundación se denomina autofecundación esporofítica y, en las plantas actuales, se produce con mayor frecuencia entre las angiospermas . Aunque la heterosporia impide que se produzca la endogamia extrema, no la evita por completo, ya que la autofecundación esporofítica todavía puede producirse. [8]

Un modelo completo para el origen de la heterosporía, conocido como el modelo de Haig-Westoby, [13] establece una conexión entre el tamaño mínimo de las esporas y la reproducción exitosa de gametofitos bisexuales. En el caso de la función femenina, a medida que aumenta el tamaño mínimo de las esporas, también lo hace la probabilidad de reproducción exitosa.

Referencias

  1. ^ ab Stewart, WN; Rothwell, GW (1993). Paleobotánica y evolución de las plantas (2.ª ed.). Cambridge: Cambridge University Press . ISBN 978-0-521-38294-6.
  2. ^ abcd Bateman, RM; Dimichele, WA (1994). "Heterosporía: la innovación clave más iterativa en la historia evolutiva del reino vegetal" (PDF) . Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society . 69 (3): 345–417. doi :10.1111/j.1469-185x.1994.tb01276.x. S2CID  29709953. Archivado desde el original (PDF) el 2012-04-15 . Consultado el 2010-12-30 .
  3. ^ Sussex, IM (1966) El origen y desarrollo de la heterosporía en plantas vasculares. Capítulo 9 en Trends in Plant morphogenesis , ed. por EG Cutter, Longmans.
  4. ^ Ecología de los helechos
  5. ^ El antiguo noeggerathialean revela que el grupo hermano de las plantas con semillas se diversificó junto con la radiación de las plantas con semillas primarias
  6. ^ abcdefg Ingrouille, Martin; Eddie, Bill (2006). Plantas: evolución y diversidad. Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press. ISBN 978-0-511-64852-6.OCLC 667094262  .
  7. ^ abcdefgh Cruzan, Mitchell B. (2018). Biología evolutiva: una perspectiva vegetal. Nueva York, NY. ISBN 978-0-19-088268-6.OCLC 1050360688  .{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )
  8. ^ abcde Petersen, Kurt B.; Burd, Martin (1 de octubre de 2016). "¿Por qué evolucionó la heterosporía?". Biological Reviews . 92 (3): 1739–1754. doi :10.1111/brv.12304. ISSN  1469-185X. PMID  27730728.
  9. ^ abc Haig, David; Westoby, Mark (1989-11-01). "Fuerzas selectivas en la aparición del hábito de la semilla". Revista biológica de la Sociedad Linneana . 38 (3): 215–238. doi :10.1111/j.1095-8312.1989.tb01576.x. ISSN  1095-8312.
  10. ^ ab DiMichele, William A.; Davis, Jerrold I.; Olmstead, Richard G. (1989). "Orígenes de la heterosporía y el hábito de las semillas: el papel de la heterocronía". Taxon . 38 (1): 1–11. doi :10.2307/1220881. hdl : 2027.42/149713 . ISSN  1996-8175. JSTOR  1220881.
  11. ^ Raven, Peter H.; Evert, Ray F.; Eichhorn, Susan E. Biología de las plantas . WH Freeman.
  12. ^ ab Ray, Ankita. «Estructura de las microesporas y desarrollo del gametofito masculino (= germinación de las microesporas)». Archivado desde el original el 8 de diciembre de 2018. Consultado el 13 de abril de 2017 .
  13. ^ Haig, David; Westoby, Mark (1988). "Un modelo para el origen de la heterosporía". Journal of Theoretical Biology . 134 (2): 257–272. Código Bibliográfico :1988JThBi.134..257H. doi :10.1016/s0022-5193(88)80203-0.
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