Жизнь цветка

Да, это так. И все же поколение, развивающееся из семян, то поколение, которое мы обычно считаем дочерним, на самом деле является внучатым. Смена поколений, о которой мы рассказали на примере папоротников, — явление общее для всех высокоорганизованных растений. В развитии каждого из них чередуются два состояния: бесполое поколение, которое ученые называют спорофитом, и половое, называемое гаметофитом. Но внешне это чередование поколений проявляется очень различно.

Если у папоротников половое поколение — малозаметный и никому, кроме ботаников, не известный заросток, а бесполое — это и есть всем известное растение, то у мхов дело обстоит как раз наоборот. У них гаметофит — половое поколение — это и есть само зеленое растение. Бесполое же поколение мха — спорофит, иначе называемый у мхов спорогоном, — несамостоятельно: оно прорастает из оплодотворенной яйцеклетки прямо на гаметофите и паразитирует на нем. Спорогон имеет форму коробочки, сидящей на прикрепленной к материнскому растению ножке. В коробочке вызревают споры. Осыпаясь и прорастая в почве, они дают начало следующему половому поколению — зеленым порослям мха.

Цветковые растения более сходны с папоротниками. У них спорофит — это и есть само растение, которое каждый может воочию видеть. Но существует у них и гаметофит, жизнь которого скрытно протекает в тканях цветка. Увидеть гаметофит доступно лишь исследователям, вооруженным микроскопом.

Но можно ли и должно ли говорить о чередовании поколений у цветковых растений, если у них и спорофит и гаметофит воплощены в одном растении? Для биологов это необходимо, чтобы понять ход эволюции растительного царства и историю возникновения тех или иных приспособительных механизмов у растения.

Клетка и наследственность

Поразительное разнообразие ныне живущих форм растений — отличное пособие для биолога-эволюциониста, пытающегося восстановить картину истории развития зеленого царства. Ведь сегодняшние одноклеточные, колонии водорослей, мхи, папоротники и все другие формы растительной жизни — это отражение определенных этапов эволюции и конкретных путей ее.

Одно из главнейших проявлений жизни — размножение. Каждый живой индивидуум представляет собой слишком хрупкую и, в общем, недолговечную конструкцию. Только воспроизводя себе подобных, живые существа могли завоевать планету.

Первыми представителями жизни на Земле были одноклеточные, населявшие океан.

Одиночные клетки размножались делением. Кажется, простой способ. Однако механизм размножения должен обеспечивать воспроизведение существ, себе подобных. А для этого нужно, чтобы в каждой из дочерних клеток наследственный материал оставался качественно и количественно таким же, как в материнской.

Рис. 6. Организм непрерывно растет и обновляется. Это происходит потому, что непрестанно удваиваются, делятся клетки, его составляющие. Простое деление клетки — митоз

Такое непрямое деление клетки называется митозом. Детали этого сложного процесса описаны в школьном учебнике, а если кто и забыл их, то легко вспомнить, поглядев на рисунок. Здесь важно лишь помнить, что наследственные свойства организма — программа его развития и функционирования — "записаны" в структурах ядра клетки, называемых хромосомами. В ходе подготовки к митотическому делению каждая из хромосом удваивается, создает рядом с собой свою точную копию — "двойника". При делении клетки "двойники" расходятся и включаются в ядра дочерних клеток. Так обеспечивается одинаковое число хромосом и одинаковость наследственного материала в каждой из них. Посредством митоза происходит также деление клеток многоклеточного — животного или растительного — организма при его росте. В результате такого деления каждая дочерняя клетка имеет двойной набор хромосом и является точной копией материнской клетки.

Но вернемся к одноклеточным. Иногда в массе клеток, по-видимому, происходил и противоположный митозу процесс — слияние их. Это могло быть благоприятно для одноклеточных организмов, так как жизненные возможности таких удвоенных слиянием клеток были выше, чем у предшественников. Может быть, именно по этой причине слияние стало случаться все чаще и, наконец, превратилось не только в обычное, но и необходимое явление.

Рис. 7. В половых клетках содержится вдвое меньшее количество хромосом, чем в соматических. Иначе в каждом новом поколении непрестанно и до бесконечности происходило бы удвоение их числа. Поэтому при образовании половых клеток — гамет — идет процесс редукционного, 'уменьшительного' деления — мейоз

Предположение о том, что слияние клеток могло происходить часто и даже постоянно, доказывается лабораторными наблюдениями над культурами одноклеточных организмов и культурами тканей. Здесь — это довольно обычное явление.