Kartų kaita

Augalai

Kartų kaita yra svarbi augalų evoliucijos sąvoka. Visiems sausumos augalams būdinga kartų kaita.

Samanų ir joms giminingų augalų (Bryophytes) haploidinis gametofitas yra dominuojanti karta, o diploidiniai sporofitai yra sporangijas turintys stiebai, išaugantys iš gametofitų. Paparčiuose diploidinis sporofitas yra daug didesnis, tačiau haploidinis gametofitas taip pat yra nedidelis augalas, kuris gali ilgai augti.

Žydinčių augalų (Angiospermų) sporofito karta yra beveik visas gyvybinis ciklas (žalias augalas, šaknys ir t. t.), išskyrus smulkias dauginimosi struktūras (žiedadulkes ir kiaušinėlį).

Sporofitas mejozės būdu gamina sporas (iš čia ir pavadinimas). Iš jų išsivysto gametofitas. Tiek sporos, tiek gametofitas yra haploidiniai, t. y. turi perpus mažiau chromosomų. Vėliau subrendęs gametofitas mitozės būdu sukuria vyriškąsias arba moteriškąsias gametas (arba abi). Susijungus vyriškoms ir moteriškoms gametoms (apvaisinimas) susidaro diploidinė zigota, kuri virsta nauju sporofitu. Šis ciklas vadinamas kartų kaita arba fazių kaita.

Augalų evoliucijos veiksnys

Stebuklingame darbe "Variacijos ir evoliucija augaluose" Stebbinsas aptarė, kaip kartų kaita susijusi su bendra augalų evoliucija. Jis pradėjo:

"Ryškiausias skirtumas tarp gyvūnų ir augalų lytinių ciklų yra tas, kad, išskyrus keletą pirmuonių (Protozoa), gyvūnai yra diploidiniai visose stadijose, o beveik visi augalai turi didesnės ar mažesnės trukmės haploidinę stadiją. Be to, kartų kaitos tipų seka... yra vienas iš geriausiai žinomų augalų evoliucijos bruožų... Diploidinė karta neabejotinai nepriklausomai vystėsi daugybę skirtingų kartų".

Vėliau Stebbinsas komentuoja:

"Diploidinė būklė padidina lankstumą, nes ji leidžia atsirasti genetinio dominavimo ir recesyvumo sąlygoms. Haploidiniame organizme kiekviena nauja mutacija iš karto patiria atrankos poveikį... Diploidiniame organizme kiekviena nauja mutacija atsiranda kaip heterozigota ir, jei ji recesyvi, yra apsaugota nuo atrankos".

Esmė ta, kad diploidų atveju nauji aleliai yra saugomi ir (bendrai) yra potencialaus populiacijos kintamumo rezervuaras.

Dumbliai

Dauguma dumblių turi dominuojančias gametofitų kartas, tačiau kai kurių rūšių gametofitai ir sporofitai yra morfologiškai panašūs (izomorfiški).

Bryophytes

Bryofitai (samanos, kepeninės ir raguotosios) turi dominuojančią gametofito stadiją, kurios suaugusio sporofito mityba priklauso nuo gametofito. Sporofitas išsivysto iš zigotos, esančios moteriškojo lytinio organo viduje, todėl jo ankstyvąjį vystymąsi maitina gametofitas.

Kraujagysliniai augalai

Nepriklausomas sporofitas yra dominuojanti visų iki šių dienų išlikusių klumpašakių, pakalnučių, paparčių, gimnopermų ir žiedinių augalų forma.

Ankstesnė evoliucija

Ankstyvieji sausumos augalai turėjo sporofitus, kurie gamino identiškas sporas: jie atrodė vienodai, nepriklausomai nuo to, kokios lyties buvo išsivystę. Gymnospermų protėviai išvystė sudėtingus heterosporinius gyvenimo ciklus: vyriškąjį ir moteriškąjį gametofitus gaminančios sporos buvo skirtingo dydžio. Moteriškos megasporos buvo didesnės ir jų buvo mažiau nei vyriškų mikrosporų.

Devono periode kelios augalų grupės nepriklausomai nuo savęs išvystė heterosporiją, o vėliau - endosporiją, kai pavienės megasporos buvo laikomos motininio sporofito sporangijose. Šios endosporinės megasporos turėjo miniatiūrinį daugialąstelinį moteriškąjį gametofitą su moteriškais lytiniais organais ir kiaušialąstėmis. Kiaušialąstės buvo apvaisinamos laisvai plaukiojančiais spermatozoidais, kuriuos gamino vėjo atnešti miniatiūriniai vyriškieji gametofitai priešpienių pavidalu.

Gauta zigota išsivystė į kitą sporofito kartą, dar būdama vienoje didelėje moteriškoje megasporoje, esančioje motininio sporofito sporangiume. Heterosporijos ir endosporijos evoliucija buvo vieni pirmųjų žingsnių vystantis tokioms sėkloms, kokias gamina gimnogimnazija ir dygiažiedžiai augalai.

Paparčių gametofitas yra mažesnis už sporofitą. 1-3 pav. gametofitas (protalas) išaugo iš sporos. 4 pav. visiškai užaugęs gametofitas yra mažas plokščias augalas, dažniausiai turintis tik vieną ląstelių sluoksnį. 5 pav. apvaisinus netoli gametofito centro esančią kiaušialąstę, ji išauga į paparčio augalą su lapais ir šaknimis.


Žydinčių augalų sporofitą sudaro visas daugialąstelinis kūnas, išskyrus žiedadulkes ir megagametofitą, esantį kiaušinėlyje.

Panašūs procesai kituose organizmuose

Kai kurių Chromalveolata, kai kurių grybų ir kai kurių gleivių pelėsių kartos, atrodo, tikrai keičiasi. Šiose grupėse yra tiek daug įvairių rūšių, kad sunku pasakyti, kiek šis reiškinys paplitęs. Be abejo, gleivių pelėsiai nėra monofilinė grupė, ir tai gali būti susiję su kitomis dviem grupėmis,

Gyvūnai

taip pat žr. gyvenimo ciklą

Daugialąsčių diploidų ir daugialąsčių haploidų kartų kaita gyvūnams neegzistuoja.

Kai kurių gyvūnų gyvenimo ciklą sudaro skirtingos diploidinės stadijos. Kartais tai klaidingai vadinama kartų kaita, tačiau tai visiškai skiriasi nuo to, kas vyksta augaluose ir kai kuriuose protistuose. Dažniausiai pasitaiko, kad yra dvi skirtingos kartos, iš kurių tik vienoje vyksta lytinis dauginimasis. Gyvūnai, kuriems tai buvo nustatyta, yra Cnidaria ir Tunicates. Dešinėje esančiuose paveikslėliuose pavaizduotas medūzų atvejis: Medūza atrodo kitaip nei polipas; tai skirtingi fenotipai. Tik medūza dauginasi lytiniu būdu.

Kiti gyvūnai, kurių gyvenimo ciklo formos yra parazitai, pvz., tam tikros siurbikės, kurios vieną gyvenimo dalį gyvena įvairiose sraigėse, o kitą - stuburiniuose gyvūnuose.

Kai kuriais atvejais ciklas apima daugiau nei dvi kartas. Tokiu atveju lytinis dauginimasis naudojamas tik viename etape. Pavyzdžiui, amarų atveju yra viena karta, kuri dauginasi lytiniu būdu, ir iki keturiasdešimties kartų, kurios naudojasi partenogeneze - aseksualaus dauginimosi būdu.

Medūzos medūzos medūzos forma


Medūzos polipai