世代交替

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  世代交替(generation,alternationof),在生物的生活史中,产生孢子的孢子体世代(无性世代)与产生配子的配子体世代(有性世代)有规律地交替出现的现象。

植物的世代交替

  植物中世代交替以蕨类植物比较明显,孢子体和配子体都能独立生活。二倍体的孢子体进行无性生殖时,孢子母细胞经过减数分裂产生单倍体(n)的孢子,孢子萌发长成小型的能独立生活的配子体,叫做原叶体。原叶体在进行有性生殖时,分化出雌雄性器官,即颈卵器与精子器,并分别产生卵和精子。这两种配子配合形成了二倍体(2n)的合子。合子又长成下一代新的孢子体。世代交替在各类植物中,因孢子体与配子体的形态、大小、显著性、生活期限以及能否独立生活等方面的不同,差别很大,但基本过程与蕨类植物是一致的。

  依据生活史中孢子体和配子体的形态、大小、构造的复杂性,显著性和生活的独立性,植物界的世代交替可以分为两大类型:

  等世代交替或同型世代交替 在生活史上孢子体和配子体外表形状、大小、构造和显著性完全一样,没有区别,并且都能独立生活,只是两个个体的细胞中染色体数量上有二倍体(2n)和单倍体(n)的区别, 称为等世代交替或同型世代交替,这种类型只见于藻类植物。

  不等世代交替或异型世代交替 在生活史上孢子体和配子体外表悬殊。根据两个世代的形态、大小和有无独立生活机能,又可分为:苔藓型的世代交替,蕨类型的世代交替,和种子植物型的世代交替。

动物的世代交替

  动物的世代交替见于多种无脊椎动物中,在原生动物后生动物中有所不同。有的交替过程表现为不同个体一代换一代;但也有的是一种个体在延绵若干代之后才被另种个体所代替,这种现象称异态交替。交替的世代中有一代为无性个体而另一代为有性个体,称无性世代与有性世代交替;一代为单性世代另一代为两性世代则称异性世代交替。

  原生动物的世代交替 实为有性生殖世代和无性生殖世代的交替,是世代交替的低级形式。在原生动物的世代交替中,交替的有性个体和无性个体并不一定都与单倍体世代和二倍体世代的交替有相应关系;而且有性世代或无性世代可以同属于单倍体世代或同属于二倍体世代。原生动物的世代交替可分为下列3型:

  1. 单倍体同相世代交替。有性世代和无性世代的个体都是单倍体,只有非生配细胞为二倍体,如衣藻和某些孢子虫类动物。
  2. 二倍体同相世代交替。除配子时期为单倍体外,所有无性世代和有性世代的个体都属二倍体,如某些太阳虫和纤毛虫类动物。
  3. 异相世代交替。无性世代为二倍体,有性世代为单倍体,与蕨类植物中胞子体为二倍体配子体为单倍体相一致,如部分有孔虫类动物。

  多细胞无脊椎动物的世代交替 有以下3种。

  1. 无性世代与有性世代的交替。如腔肠动物的水螅体世代和水母体世代的交替。营固着生活的水螅体为无性世代,营自由生活的水母体为有性世代。
  2. 易性世代交替。如有些单巢类轮虫的单性世代是由休眠卵(或冬卵)发育成的雌性个体。这种个体在春夏间只能产生不需要受精即能发育的非需精卵并以此重复若干世代。之后在季节环境变换影响下,非需精卵可以产生出二种雌体。一种雌体产出的厚壳需精卵,经受精后形成休眠卵,另一种雌体产生的薄壳需精卵不经受精而发育为雄体。于是此雄体与上述产厚壳需精卵的雌体共同形成两性世代。
  3. 单倍体世代与二倍体世代的交替。这是以染色体数在生活环中的变换为基础,在放宽世代交替含意下所提出的一个概念,配子体是单倍体世代,胞子体是二倍体世代。动物界和高等植物都是二倍体世代占绝对优势,真菌类则是单倍体占绝对优势。

  从进化观点来看,二倍体较之单倍体更具优越性。原因是经异型接合形成的二倍体一方面可以收藏或储存许多一时不起作用并在单倍体中就会丢失的基因,从而使基因组合的潜在变异能力得以提高,有利于通过遗传机制产出更具适应能力的新生物种;另一方面由于隐性基因表现机会少、传播缓慢,有缓解自然选择压力的作用,所以生物体就可避免来不及对突然选择作出快速应变。反之,如果没有隐性基因的这一作用,生物体的变异将更加剧烈。