¿Qué es el esporófito?
¿Qué es el esporófito?
El esporófito es la etapa multicelular diploide en el ciclo de vida de una planta o alga. Se origina a partir del cigoto producido cuando un óvulo haploide es fertilizado por un espermatozoide haploide y, por lo tanto, cada célula esporófita tiene un doble juego de cromosomas, uno de cada progenitor.
Las plantas terrestres, y casi todas las algas multicelulares, tienen ciclos de vida donde se alternan una fase de esporófito diploide multicelular con una fase de gametofito haploide multicelular.
Las plantas con semillas (gimnospermas) y las plantas con flores (angiospermas), presentan una fase esporófita más destacada que el gametofito y constituyen las plantas verdes con raíces, tallo, hojas y conos o flores.
En las plantas con flores, los gametofitos son pequeños y están suplantados por el polen germinado y el saco embrionario.
El esporófito produce esporas (de allí su nombre) por meiosis, un proceso conocido como “división de reducción”, que lleva el número de cromosomas en cada célula madre de esporas a la mitad.
Las meiosporas resultantes (esporas originadas en la meiosis) se convierten en un gametofito.
Las esporas y el gametofito resultantes son haploides, esto significa que solo tienen un grupo de cromosomas. El gametofito maduro producirá gametos masculinos o femeninos (o ambos) por mitosis.
La unión de los gametos masculino y femenino producirá un cigoto diploide que se convertirá en un nuevo esporófito. Este ciclo es llamado alternancia de generaciones o alternancia de fases.
Origen del esporófito
El origen del esporófito en las plantas terrestres (embriones) representa una etapa fundamental en el desarrollo evolutivo.
Todos los organismos, excepto los procariotas, se someten a una reproducción sexual regular que implica una alternancia regular entre la meiosis y la fertilización, expresándose dos generaciones alternas.
Para tratar de explicar el origen de las generaciones alternas, existen dos teorías: la antitética y la homóloga. Con base en evidencias de los posibles ancestros de las plantas terrestres, se acepta como más razonable la teoría antitética.
Sin embargo, existen ciertas alternativas con respecto al proceso evolutivo de las algas briofitas y el periodo de transición de las plantas terrestres hacia los pteridófitos.
Estos dos grandes cambios se analizan mejor utilizando como referencia la teoría neodarwiniana y otros procesos genéticos evolutivos.
También se emplea la expresión: meiosis terminal, por cuanto este proceso sucede al final del ciclo de vida de esta línea de células. Estos organismos están constituidos por células diploides y las células haploides están representadas por los gametos.
En conclusión, el esporófito no forma gametos sino esporas haploides por meiosis. Estas esporas se dividen por mitosis y se convierten en gametofitos, que producen gametos de manera directa.
Esporófitos en plantas terrestres
En estas especies de plantas, el ciclo de vida está formado por una alternancia de generaciones: de esporófito diploide a gametofito haploide.
Al unirse el gameto masculino y el gameto femenino y producirse la fecundación, se origina una célula diploide llamada cigoto, que regenera la generación de esporófitos.
De esta forma, el ciclo de vida de la planta terrestre es diplo-haplónico, con una meiosis intermedia o espórica.
Todas las plantas terrestres, con excepción de las briofitas y los pteridófitos, son especímenes heterosporos, lo cual significa que el esporófito da origen a dos tipos distintos de esporangios (megasporangios y microsporangios).
Los megasporangios dan origen a las macrosporas, y los microsporangios originan las microsporas. Estas células se convertirán en gametofitos femeninos y masculinos respectivamente.
La forma del gametofito y el esporófito, así como su grado de desarrollo, son diferentes. Esto es lo que se conoce como generaciones heteromorfas alternas.
Esporófitos en plantas briofitas (algas)
El grupo de las briofitas, donde se encuentran los musgos y las hepáticas, presentan una fase de gametofito dominante en la cual el esporófito adulto necesita de la nutrición.
El esporófito embrionario evoluciona por división celular del cigoto en el órgano sexual femenino o archegonio, y en su desarrollo temprano, es alimentado por el gametofito. Al tener esta característica embriónica en el ciclo de vida (común a todas las plantas terrestres), se da a este grupo el nombre de embriofitas.
En el caso de las algas, existen generaciones de gametofitos dominantes, en algunas especies los gameoófitos y los esporófitos son morfológicamente semejantes (isomorfos). En las plantas cola de caballo, helechos, gimnospermas y angiospermas que han sobrevivido hasta nuestros días, un esporófito independiente es la forma dominante.
Evolución de las briofitas
Las primeras plantas terrestres presentaban esporófitos que producían esporas idénticas (isósporas u homosporas). Los ancestros de las gimnospermas, perfeccionaron complejos ciclos de vida heterospóricos, en los cuales las esporas productoras de gametofitos masculinos y femeninos eran de diferentes tamaños.
Las megasporas femeninas tendían a ser más grandes y menos numerosas que las microsporas masculinas.
En el período Devónico, algunos grupos de plantas evolucionaron de manera independiente a la heterosporia, y después a la endosporia, en la cual los gametofitos se transforman en forma mínima dentro de la pared de la espora.
En plantas exospóricas, entre las cuales se encuentran los helechos modernos, los gametofitos salen de la espora, rompiendo la pared de esta, y se desarrolla en su exterior.
En las plantas endospóricas, los megagametofitos evolucionan dentro del esporangio para producir un gametofito femenino multicelular muy pequeño, que posee órganos sexuales femeninos (archegonia).
Los ovocitos son fertilizados en la archegonia con esperma flagelado de desplazamiento libre, producido por gametofitos masculinos miniaturizados en forma de pre-polen. El huevo o cigoto resultante se transformó en la nueva generación de esporófitos.
Al mismo tiempo, se conserva dentro del pre-óvulo la meiospora o megaspora única grande contenida en el esporangio modificado del esporófito original.
La evolución de la heterosporia y la endosporia son consideradas como algunos de los primeros pasos en la evolución de las semillas que producen las gimnospermas y las angiospermas de la actualidad.
Las briofitas en la actualidad
A lo largo de 475 millones de años, las plantas terrestres han ido perfeccionando y aplicando estos procedimientos evolutivos.
Las 300.000 especies de plantas que existen en la actualidad, presentan un ciclo vital complejo que va alternando esporófitos (organismos productores de esporas) y gametofitos (organismos productores de gametos).
En las plantas no vasculares, es decir, que no tienen tallo ni raíz (las algas verdes, los musgos y las hepáticas), la estructura visible a simple vista es el gametofito.
A diferencia de las plantas vasculares, como los helechos y las plantas con semillas, que tiene esporófitos. El esporófito de una planta no vascular genera esporas haploides unicelulares y como producto de la meiosis el esporangio.
A lo largo de la historia natural de la Tierra, cada especie de planta logra conservar mecanismos de desarrollo independientes en lo referente a los procesos embrionarios y anatomía de las especies.
Según los biólogos, esta información es fundamental para tratar de entender los orígenes evolutivos de la alternancia de generaciones.
Referencias
- Bennici, A. (2008). Origin and early evolution of land plants: problems and considerations. Communicative & integrative biology.
- Campbell, N.A. and Reece, J.B. (2007). Biología. Madrid: Editorial Médica Panamericana.
- Friedman, W. (2013). One Genome, Two Ontogenies. Science.
- Gilbert, S. (2005). Biología del desarrollo. Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana.
- Sadava, D.E., Purves, W.H. (2009). Vida: La ciencia de la biología. Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana.