Ciclos biológicos en la reproducción en los vegetales y hongos. Botanica 8. Botánica

Ciclos biológicos en la reproducción en los vegetales y hongos. Botanica 8.

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Autor: Francisco Javier Mendivil Navarro Fecha: 19 de diciembre de 2022 última revisión

TEMA VIII: CICLOS BIOLÓGICOS EN LA REPRODUCCIÓN.

Alternancia de fases nucleares y alternancia de generaciones.

Todo ser tiene la obligación de reproducirse tanto en el tiempo como en el espacio. La reproducción atiende a muchas estrategias pero el fin siempre es el mismo, la perpetuación de la especie. En la vida de un organismo pueden aparecer distintas fases en donde intervienen varias estructuras encaminadas a la reproducción. Para que un organismo pueda reproducirse necesita un tiempo, tiempo en el que necesita crecer. Existen dos procesos en las células eucariotas que están directamente relacionados con la reproducción, estos dos procesos son la mitosis y la meiosis. Con la mitosis se consigue a partir de una cosa llegar a otra cosa idéntica, y con la meiosis se pretende reducir a la mitad la carga genética, la meiosis está encaminada a la reproducción sexual mediante la formación de gametos.

En el ciclo general de un organismo podemos encontrarnos con dos fases, una es la fase de esporofito y otra es la fase de gametofito. Los esporofitos son diploides y los gametofitos son haploides, el gametofito es el productor de gametos (fase asexual) y el esporofito es el productor de esporas y es donde se produce la meiosis (fase sexual). El ciclo consiste básicamente en esporas haploides que al desarrollarse dan lugar a un organismo haploide, el gametofito que es el encargado de dar gametos, tienen que existir dos gametos complementarios que se fusionan (singamia) y que forman el zigoto diploide que al desarrollarse constituye el esporofito que si es de tipo general se encuentra en la naturaleza en todas sus variantes. El gametofito puede ser único, es decir, que un pie tenga en él los dos sexos denominándose gametofito monoico; también se pueden encontrar dos pies separados uno de un sexo y otro del sexo complementario denominándose entonces gametofito dioico. Los gametos monoicos suelen presentar isogamia, mientras que los dioicos suelen presentar oogamia.

Los ciclos o alternancias pueden ser isomórficos cuando el gametofito no se distingue bien del esporofito, o bien ser heteromórficos cuando el gametofito se distingue bien del esporofito. Los ciclos más sencillos tienden a ser isomórficos y los más complejos heteromórficos.

El gametofito puede reproducirse a sí mismo por fragmentación, igualmente le ocurre al esporofito. Además ambos, gametofito y esporofito, pueden reproducirse por partenogénesis.
Cuando en el esporofito no se da la meiosis, se tienen esporas 2n que se denominan neutrosporas y que dan lugar a nuevos esporofitos. En un ciclo la mayor parte del tiempo se pasa en una fase u otra pudiendo dominar cualquiera de las dos fases. Cuando domina más la fase haploide se dice que el organismo es haplonte, cuando la fase de mayor dominio es la diploide se dice que el organismo es diplonte y cuando existe cierto equilibrio entre las dos fases tenemos un organismo haplodiploide o diplohaploide.

La singamia puede dividirse en fusión de protoplasmas y se habla entonces de plasmogamia, y en fusión de núcleos hablándose de cariogamia. Normalmente ambos ocurren a la vez pero por ejemplo en hongos las dos están muy separadas en el tiempo. Existen otras estructuras como son las esporas de resistencia con las que se ralentiza la existencia.

Ejemplos de ciclos biológicos:

· En muchas algas pardas existen dos esporofitos morfológicamente iguales que dan dos tipos distintos de estructuras llamadas conceptáculos, unos de estos conceptáculos cuentan con estructuras ramificadas que no poseen los otros. Dentro de los conceptáculos tiene lugar la formación de esporas (meiosis), esporas que son las macrosporas en el conceptáculo ramificado y microsporas en el otro. Las macrosporas y las microsporas actúan como gametos, la microspora nada y es atraída por la macrospora dando lugar al diploide, así pues sólo la formación de las esporas es haploide. Es un ciclo dioico, diplonte, isomórfico con oogamia.

· En la lechuga de mar que es un alga verde, tenemos de partida dos gametofitos, es pues dioica. En las porciones fértiles tiene lugar la formación de los gametos, gametos que son morfológicamente iguales presentan pues isogamia y tienen que ser complementarios, al unirse se forma el zigoto y se inicia la fase diploide, aquí ya tenemos el esporofito que es aparentemente igual al gametofito, por lo que decimos que estamos ante una alternancia isomórfica. En el esporofito tiene lugar la meiosis donde se obtiene la mitad de las esporas de un sexo y la otra mitad del sexo complementario, tenemos pues esporas haploides que desarrollan otro gametofito. Es pues un ciclo dioico, haplodiplonte, isomórfico con isogamia.

· En un caso de Laminaria que es un alga parda presentan esporofitos muy grandes de unos 80 ó 90 metros y que llegan a vivir varios años. Estas algas en determinadas zonas tiene lugar la meiosis formándose esporas que son mitad de un sexo y la otra mitad del sexo complementario. Cada una de estas mitades constituye un gametofito que es esporádico y distinto al esporofito. Los gametofitos están condicionados genéticamente y son microscópicos. En un gametofito se organizan los gametofitos pertinentes y en el otro los complementarios, existen diferencias en microgametos y macrogametos, éstos últimos inmóviles se da pues una oogamia. Es dioico, diplohaplonte y heteromórfico con oogamia.

· Un grupo de las algas rojas presenta dos esporofitos seguidos, se da entonces una alternancia trifásica. Se tiene una fase diploide que se denomina carposporofito y que es el primer esporofito que vive a expensas del gametofito, es tan pequeño que no da ni meiosis, dando un tipo de esporas que se denominan carposporas que son diploides y que dan lugar a su vez a un segundo esporofito que recibe el nombre de tetraesporofito, el segundo esporofito recibe este nombre porque tiene los esporangios o esporofitos que producen cuatro esporas. En zonas adecuadas aparecen los tetraesporofitos o tetraesporangios y se obtienen cuatro estructuras haploides con la mitad de las esporas de un sexo y la otra mitad del sexo complementario, puesto que estas esporas son haploides producen gametofitos separados, es decir, el gametofito masculino da lugar a gametos inmóviles, lo que es extraño, que reciben el nombre de espermacios y que es trasladado por el agua, por otro lado, en el gametofito femenino se organizan unas estructuras receptivas y con cierta superficie, son estructuras alargadas que acaban en pico y que reciben el nombre de tricógino, a este gametofito femenino se le conoce como carpogonio. En el interior del carpogonio se encuentra el gameto femenino a partir del cual se forma el zigoto cuando contacta con el gameto masculino, y sin abandonar la posición se organiza el primer esporofito de nuevo. Se ha producido la alternancia gametofito, carposporofito, tetraesporofito, gametofito. Es dioico, haplodiplonte trifásico, isomórfico con oogamia (tricogamia

).

Los hongos como los basidiomicetes tienen una parte reproductora que es la seta, que cuenta con una porción (base del sombrero) donde están situados los esporangios. Se fusionan dos núcleos complementarios y tiene lugar la formación del zigoto (2n), estos esporangios reciben el nombre de basidios. Se produce la meiosis que da cuatro esporas que se conocen como basidiosporas, estas basidiosporas son dos de un sexo y otras dos del sexo complementario. Estas esporas son de un tamaño muy pequeño y el 99.9% mueren. Cuando estas esporas caen al suelo organizan un cuerpo filamentoso, la hifa que se desarrolla y se bifurca constituyendo una forma algodonosa que recibe el nombre de micelio. En una hifa hay muchas células y cada una con un núcleo. A este micelio se le llama micelio monocariótico y es el primero que se organiza, en total se organizan dos micelios monocarióticos que constituyen dos sexos. El tiempo pude ser mayor o menor pero esto concluye cuando dos micelios monocarióticos en condiciones contactan, para el contacto no existe ninguna estructura característica y tiene lugar la plasmogamia (fusión del protoplasma) no se da fusión de núcleos. A partir de esta célula inicial se forma una hifa dicariótica donde cada célula tiene dos núcleos complementarios, se constituye el micelio dicariótico que es capaz de organizar algún tipo de estructura, como p.e. los cuerpos fructíferos, todas estas estructuras organizan la estructura de la seta donde residen las estructuras germinales del micelo dicariótico, algunos de los cuales fusionan el núcleo formando el zigoto.

 Los musgos son protocormófitos (briófitos) y suponen un inicio a la colonización del ambiente terrestre. En este caso vamos a considerar un musgo dioico (con sexos separados), aunque los hay monoicos. Las estructuras con tallitos y hojitas son gametofitos y en cada pie aparece el esporangio correspondiente, en el pie masculino aparece el anteridio y en el femenino el arquegonio. En el interior de arquegonio hay un único macrogameto, mientras que en el anteridio hay multitud de microgametos. Cada anteridio maduro necesita el agua y cuando ésta es abundante, el anteridio se hincha y revienta saliendo del interior los microgametos, que son flagelados recibiendo el nombre de anterozoides y se desplazan por el agua hasta que alcanzan el macrogameto y forman el zigoto que sin descanso se desarrolla iniciándose la fase diploide. En el interior del esporangio, y tras numerosas meiosis se forman las esporas haploides que son la mitad de un sexo y la otra mitad del complementario, estas esporas dan lugar a los nuevos gametofitos. Este es pues el primer ciclo de una planta terrestre pero que sigue necesitando de agua.

Los helechos (pteridófitos) viven en zonas húmedas, la planta en sí es el esporofito (2n). En el envés de los frondes (hojas) aparecen unos esporangios más o menos protegidos donde tiene lugar la meiosis, cuando llega el momento el esporangio se abre y salen disparadas las esporas que organizarán el gametofito, en este caso monoico y que tiene estructuras masculinas y femeninas, cuando se organiza el pequeño gametofito presenta simultáneamente anteridios y arquegonios, éstos son más reducidos que en el caso de los musgos. El anteridio contiene algunos anterozoides, lo que nos indica la necesidad del agua. A partir de un arquegonio fecundado surge un esporofito mucho más grande y el gametofito se deshace. Este ciclo presenta dos fases donde domina el esporofito, por lo que es un ciclo haplodiploide, heteromórfico con oogamia. Los helechos también presentan reproducciones vegetativas que complementan los ciclos.

En gimnospermas (pinos y similares) se aprecia un grado muy elevado de adaptación al ambiente terrestre, se da una independencia del agua. Ahora el microgameto viaja en el grano de polen. La planta es el esporofito y domina abrumadoramente. En primavera la planta organiza dos tipos de piñas una masculina y otra femenina, por lo tanto son monoicos. En un tipo de las piñas, que son de vida fugaz, se organizan muchos sacos polínicos y tras la polinización estas piñas masculinas caen, en estos sacos polínicos tienen lugar las meiosis, de manera que cada grano de polen se considera como una microspora, cada microspora organiza en su interior un gametofito masculino, se ha producido una gran reducción en comparación con los casos anteriores. Las piñas femeninas están en el árbol y una vez adquieren su desarrollo conforman las típicas piñas, las macrosporas femeninas se organizan en la axila de las escamas de las piñas femeninas, estas escamas cuentan con óvulos en los que se organiza el gametofito femenino, en éstos aún se pueden apreciar unos arquegonios muy reducidos (reliquia) y lo que llega a éstos son los granos de polen, y por mediación del tubo polínico salen de uno a dos anterozoides que nadan en un líquido que hay en el gametofito femenino, llegan hasta la situación más cercana del arquegonio y lo fecundan, con lo que se forma la semilla. La formación de semilla implica algunos cambios muy grandes, la semilla es una estructura muy resistente y está provista de un ambiente protector, además tiene gran cantidad de sustancias nutritivas y entra en un estado de ralentización que le permite esperar condiciones esperadas (en musgos y helechos no había parón), la semilla también está deshidratada. En un sitio húmedo se hidrata y surge la planta.

En las angiospermas existe una mayor adaptación, las plantas son esporofitos, como en las gimnospermas, las gimnospermas pueden ser monoicas o dioicas. Tienen estructuras florales más evolucionadas que las gimnospermas, en las flores tenemos partes complementarias, que son masculinas en los estambres que tienen muchos sacos polínicos, pero no tan masificados como en gimnospermas, en general las angiospermas gastan menos en polen porque son ayudadas en el traslado de éste por los insectos. La parte femenina de la flor está encerrada en el carpelo, los óvulos están más protegidos, de ahí que en gimnospermas el tubo polínico sea más corto que en angiospermas, pues éste último tiene que atravesar el carpelo. En el grano de polen también se organiza el gametofito masculino, mientras este gametofito en las gimnospermas tiene 7 u 8 células en las angiospermas consta de 3 células, es por tanto un gametofito de lo más reducido. De esas 3 células una se encarga de organizar el tubo polínico y las otras dos son dos gametos, no hay despilfarro. En gimnospermas solo fecunda un gameto (fecundación simple) pero en angiospermas fecundan los dos (fecundación doble). El gametofito femenino también se reduce grandemente. Ya no se encuentran estructuras que recuerden a arquegonios. En general el gametofito femenino llega a constar de 8 células y al menos 3 de éstas son imprescindibles. Con las angiospermas tenemos la máxima reducción de los gametofitos y además se han “inventado” los frutos que se desarrollan de las paredes carpelares tras la polinización y la fecundación.

Musgos

G>E

Helechos

E>G

Gimnospermas

E>>g

Angiospermas

E>>>g

En esta tabla también se dan escalones intermedios. La evolución implica una mayor adaptación a ambientes terrestres reduciendo los gametofitos. Dentro de un ambiente acuático los gametofitos funcionan muy bien.



Índice alfabético de plantas.

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1 - LOS VEGETALES EN EL CONTEXTO DE LA BIOLOGÍA.

TEMA I: LOS VEGETALES EN EL CONTEXTO DE LOS REINOS DE ORGANISMOS.

2. – ORGANIZACIÓN.

TEMA II: PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS.

TEMA III: ORGANIZACIÓN VEGETATIVA DE LOS CORMÓFITOS (I).

TEMA IV: ORGANIZACIÓN VEGETATIVA DE LOS CORMÓFITOS (II).

TEMA V: ADAPTACIONES.

TEMA VI: INTERACCIONES BIÓTICAS.

3 – REPRODUCCIÓN.

TEMA VII: LA REPRODUCCIÓN EN LOS VEGETALES Y HONGOS.

TEMA VIII: CICLOS BIOLÓGICOS.

TEMA IX: ESTRUCTURAS REPRODUCTORAS.

TEMA X: LA FLOR.

TEMA XI: EL ANDROCEO.


¿Que son los Cactus?.

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