วิธีที่น่าประหลาดใจที่เฟิร์นทำซ้ำ

เฟิร์นเป็นพืชมีท่อลำเลียงใบที่แม้ว่าจะมีระบบลำเลียงน้ำและสารอาหารที่ไหลเวียนได้ เช่น ต้นสนและไม้ดอก วงจรชีวิตของพวกมันแตกต่างจากพืชชนิดอื่นอย่างมาก ต้นสนและไม้ดอกมีวิวัฒนาการเพื่อความอยู่รอดในสภาพอากาศที่แห้งแล้ง แต่เฟิร์นต้องการน้ำเพื่อการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

กายวิภาคพื้นฐานของเฟิร์น

เพื่อให้เข้าใจถึงการแพร่พันธุ์ของเฟิร์น สิ่งสำคัญคือต้องระบุส่วนต่าง ๆ ของเฟิร์น ใบเป็น “กิ่งก้าน” ที่มีใบประกอบด้วยแผ่นพับที่เรียกว่าพินเน่ ตุ่มสีต่างๆ ที่มีสปอร์สามารถเห็นได้ที่ด้านล่างของพินเน่บางชนิด ไม่ใช่ว่าเฟินและพินเน่ทั้งหมดจะมีสปอร์ ผู้ที่มีใบเหล่านี้เรียกว่าใบที่อุดมสมบูรณ์

สปอร์เป็นโครงสร้างขนาดเล็กที่ประกอบด้วยสารพันธุกรรมที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาเฟิร์นใหม่ อาจเป็นสีเขียว เหลือง ดำ น้ำตาล ส้มหรือแดง สปอร์มีอยู่ในโครงสร้างที่เรียกว่าsporangiaซึ่งบางครั้งจะรวมกันเป็นกลุ่มเพื่อสร้างซอรัส ในเฟิร์นบางชนิด Sporangia ได้รับการปกป้องโดยเยื่อที่เรียกว่า Indusia ในขณะที่บางชนิด Sporangia จะสัมผัสกับอากาศ

การสลับรุ่น

วงจรชีวิตของเฟินต้องการสองชั่วอายุคนจึงจะเสร็จสมบูรณ์ สิ่งนี้เรียกว่าการสลับรุ่น

เจนเนอเรชันหนึ่งเป็นแบบดิพลอยด์ หมายความว่ามีโครโมโซมสองชุดที่เหมือนกันในแต่ละเซลล์ หรือมีองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่สมบูรณ์ (เช่น เซลล์มนุษย์) เฟิร์นใบที่มีสปอร์เป็นส่วนหนึ่งของรุ่นซ้ำที่เรียกว่าสปอโรไฟต์

สปอร์ของเฟิร์นไม่พัฒนาเป็นสปอโรไฟต์ใบ ไม่เหมือนเมล็ดพืชมีดอก แต่พวกเขาสร้างรุ่นเดียว ในพืชเดี่ยว แต่ละเซลล์มีโครโมโซมหนึ่งชุดหรือครึ่งหนึ่งขององค์ประกอบทางพันธุกรรม (เช่น สเปิร์มหรือไข่ของมนุษย์) เฟินยุคนี้มีลักษณะเป็นต้นกล้ารูปหัวใจขนาดเล็ก เรียกว่าโปรแทลลัสหรือแกมีโทไฟต์

วงจรชีวิตของเฟิร์น

เริ่มต้นด้วยเฟิร์นที่เรารู้จัก (สปอโรไฟต์) วงจรชีวิตของมันเป็นไปตามขั้นตอนต่อไปนี้:

1. สปอโรไฟต์แบบดิพลอยด์สร้างสปอร์เดี่ยวโดยไมโอซิส ซึ่งเป็นกระบวนการเดียวกับที่ผลิตไข่และสเปิร์มในสัตว์และพืชดอก
2. สปอร์แต่ละตัวจะพัฒนาเป็นโปรแทลลัสสังเคราะห์แสง (แกมีโทไฟต์) ซึ่งสร้างโดยไมโทซิส เนื่องจากเซลล์รักษาจำนวนโครโมโซม แต่ละเซลล์ของโพรแทลลัสจึงเป็นเซลล์เดี่ยว ต้นอ่อนนี้มีขนาดเล็กกว่าเฟิร์นสปอโรไฟต์มาก
3. โพรแทลลัสแต่ละตัวสร้างเซลล์สืบพันธุ์โดยไมโทซิส ไมโอซิสไม่จำเป็นเพราะเซลล์เป็นเซลล์เดี่ยวอยู่แล้ว บ่อยครั้งที่โพรแทลลัสสร้างสเปิร์มและออวุลในต้นอ่อนต้นเดียวกัน ในขณะที่สปอโรไฟต์ประกอบด้วยเฟินและเหง้า แต่ไฟต์ไฟโตมีใบย่อยและเหง้า ภายในสเปิร์มไฟโตไฟต์ผลิตในโครงสร้างที่เรียกว่าแอนเทอริเดียม ไข่ถูกสร้างขึ้นภายในโครงสร้างที่คล้ายกันซึ่งเรียกว่าอาร์คีโกเนียม
4. เมื่อมีน้ำ เซลล์สเปิร์มจะใช้แฟลกเจลลาเพื่อเดินทางไปยังไข่และปฏิสนธิกับมัน
5. ไข่ที่ปฏิสนธิแล้วยังคงติดอยู่กับโพรแทลลัส ไข่เป็นไซโกตซ้ำที่เกิดจากการผสม DNA จากไข่และสเปิร์ม ไซโกตจะเจริญโดยไมโทซีสเข้าสู่สปอโรไฟต์แบบดิพลอยด์ ทำให้วงจรชีวิตสมบูรณ์

ก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะเข้าใจโครงสร้างและกระบวนการทางพันธุกรรม การสืบพันธุ์ของเฟิร์นก็น่าฉงน ดูเหมือนว่าเฟินตัวเต็มวัยจะโผล่ออกมาจากสปอร์ ในแง่นี้เป็นเรื่องจริง แต่ต้นอ่อนเล็กๆ ที่โผล่ออกมาจากสปอร์นั้นมีพันธุกรรมที่แตกต่างจากเฟิร์นที่โตเต็มวัย

ต้องคำนึงถึงว่าสเปิร์มและไข่สามารถผลิตได้ในไฟโตไฟต์เดียวกัน ดังนั้นเฟิร์นจึงสามารถปฏิสนธิภายในได้ ข้อดีของการปฏิสนธิภายในคือเสียสปอร์น้อยลง ไม่จำเป็นต้องใช้เซลล์สืบพันธุ์ภายนอก และสิ่งมีชีวิตที่ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมของพวกมันสามารถรักษาลักษณะของพวกมันไว้ได้ ข้อดีของการผสมข้ามพันธุ์คือสามารถนำลักษณะใหม่เข้าสู่สายพันธุ์ได้

วิธีอื่นๆ ที่เฟินใช้ในการขยายพันธุ์

วงจรชีวิตของเฟินหมายถึงการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ อย่างไรก็ตามเฟิร์นยังสามารถสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศได้อีกด้วย มาดูกันว่ากระบวนการเหล่านี้เป็นอย่างไร

• ในapogamy sporophyte จะพัฒนาเป็น gametophyte โดยไม่มีการปฏิสนธิเกิดขึ้น เฟิร์นใช้วิธีขยายพันธุ์เมื่อสภาพแวดล้อมแห้งเกินกว่าจะปฏิสนธิได้
• เฟิร์นสามารถสร้างเฟินใหม่ที่ปลายยอดของใบ เมื่อเฟินงอกใหม่ น้ำหนักของเฟินจะทำให้เฟินร่วงลงพื้น เมื่อเฟินใหม่หยั่งราก มันสามารถอยู่รอดแยกจากต้นแม่ได้ เฟิร์นใหม่มีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกับพ่อแม่ของมัน เฟิร์นใช้วิธีนี้เพื่อขยายพันธุ์อย่างรวดเร็ว
• เหง้า (โครงสร้างเส้นใยคล้ายราก) สามารถแพร่กระจายไปตามดินได้ และเฟินใหม่สามารถแตกหน่อจากพวกมันได้ เฟิร์นที่เติบโตจากเหง้าก็มีพันธุกรรมเหมือนกับพ่อแม่ของมันเช่นกัน นี่เป็นอีกวิธีที่ช่วยให้เล่นได้อย่างรวดเร็ว

การสืบพันธุ์ของเฟิร์น: สรุป

• เฟิร์นใช้วิธีการสืบพันธุ์ทั้งแบบอาศัยเพศและแบบไม่อาศัยเพศ
• ในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ สปอร์เดี่ยวจะพัฒนาเป็นไฟโตไฟต์เดี่ยว หากมีความชื้นเพียงพอ แกมีโทไฟต์จะปฏิสนธิและกลายเป็นสปอโรไฟต์ซ้ำ Sporophyte สร้างสปอร์ซึ่งจะทำให้วงจรชีวิตสมบูรณ์
• วิธีการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ ได้แก่ การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ การสืบพันธุ์ที่ปลายใบที่อุดมสมบูรณ์ และการแตกหน่อของเฟินใหม่บนเหง้าที่แผ่ลงดิน

อ้างอิง

• STRASBURGER, บทความเกี่ยวกับพฤกษศาสตร์ (ฉบับที่ 35), Sitte et al บทบรรณาธิการโอเมก้า