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Alternativa de gerações

Autor: Leandro Alegsa

26-01-2021

O termo alternância de gerações é usado para descrever um processo no ciclo de vida de alguns eucariotas. Ele descreve uma alternância em formas que ocorre em plantas e alguns protistas. Uma forma é diplóide, com 2n cromossomos: o esporófito. A outra forma é haplóide, com apenas um conjunto de cromossomos: o gametófito. Ambas as formas são multicelulares.

Na reprodução sexual, os organismos têm uma fase haplóide com um conjunto de cromossomos e uma fase diplóide com dois conjuntos de cromossomos. Nos animais, o corpo (soma) é geralmente diplóide, enquanto a fase haplóide é apenas os gametas. Em outros eucariotas, pode ocorrer alternância de gerações. Isso significa que tanto a fase diplóide quanto a fase haplóide são organismos multicelulares. O exemplo clássico são os musgos, onde a planta verde é um gametófito haplóide, e a fase reprodutiva é o esporófito diplóide. As duas formas freqüentemente ocorrem juntas, como mostra a ilustração à direita

O termo alternância de gerações refere-se apenas ao ciclo sexual; muitas vezes, os organismos também têm reprodução assexuada. O termo não deve ser confundido com estágios do ciclo de vida em animais, que podem parecer muito diferentes, mas onde todas as células têm dois conjuntos de cromossomos.

Diagrama mostrando a alternância de gerações entre um esporófito diplóide (inferior) e um gametófito haplóide (superior)

Musgo típico: corpo verde haplóide e esporófito marrom diplóide

Fábricas

A alternância de gerações é um conceito importante na evolução das plantas. Todas as plantas terrestres têm alternância de gerações.

Em musgos e seus parentes (Bryophytes), o gametófito haplóide é a geração dominante, e os esporófitos diplóides são hastes esporângios que crescem a partir dos gametófitos. Em samambaias, o esporófito diplóide é muito maior, mas o gametófito haplóide é também uma pequena planta que pode crescer por um longo tempo.

Para plantas floríferas (Angiospermas), a geração de esporófitos é quase todo o ciclo de vida (a planta verde, raízes, etc.) exceto as pequenas estruturas reprodutivas (pólen e óvulo).

O esporófito produz esporos (daí o nome), por meiose. Estes se transformam em um gametófito. Tanto os esporos quanto o gametofito resultante são haplóides, o que significa que eles têm metade dos cromossomos. Mais tarde, o gametófito maduro produz gametas masculinos ou femininos (ou ambos) por mitose. A fusão de gametas masculinos e femininos (fertilização) produz um zigoto diplóide que se desenvolve em um novo esporófito. Este é o ciclo que é conhecido como alternância de gerações ou alternância de fases.

Como um fator na evolução da planta

No trabalho de referência Variação e evolução nas plantas, Stebbins discutiu como a alternância de gerações se relacionava com a evolução geral das plantas. Ele começou:

"A diferença mais marcante entre o ciclo sexual dos animais e aqueles encontrados nas plantas é que, com exceção de alguns Protozoários, os animais são diplóides em todos os estágios, enquanto quase todas as plantas possuem um estágio haplóide de maior ou menor duração. Além disso, a seqüência de tipos de alternância de gerações... é uma das características mais conhecidas da evolução das plantas... A geração diplóide sem dúvida evoluiu independentemente muitas vezes diferentes".

Comentários posteriores de Stebbins:

"A condição diplóide traz um aumento de flexibilidade porque torna possível a condição de dominância genética e recessividade. Em um organismo haplóide, toda nova mutação é imediatamente exposta à ação de seleção. Em um organismo diplóide, por outro lado, cada novo mutante surge como um heterozigoto e, se recessivo, é abrigado da seleção".

A questão é que, em diploides, novos alelos são abrigados e (coletivamente) são um reservatório de variação potencial na população.

Algas

A maioria das algas tem gerações de gametófitos dominantes, mas em algumas espécies os gametófitos e esporófitos são morfologicamente semelhantes (isomórficos).

Bryophytes

Os briófitos (musgos, hepáticas e cornos) têm um estágio de gametófito dominante no qual o esporófito adulto depende do gametófito para a nutrição. O esporófito se desenvolve a partir do zigoto dentro do órgão sexual feminino, portanto, seu desenvolvimento precoce é alimentado pelo gametófito.

Plantas vasculares

Um esporófito independente é a forma dominante em todos os clubmosses, rabos de cavalo, samambaias, gimnospermas e angiospermas (plantas floridas) que sobreviveram até os dias de hoje.

Evolução anterior

As primeiras plantas terrestres tinham esporófitos que produziam esporos idênticos: tinham a mesma aparência, independentemente do sexo em que se desenvolviam. Os ancestrais das gimnospermas desenvolveram complexos ciclos de vida heterosseportivos: os esporos que produziam gametófitos masculinos e femininos eram de tamanhos diferentes. Os megasporos femininos tendem a ser maiores, e em menor número, do que os microsporos masculinos.

Durante o Devonian, vários grupos de plantas desenvolveram independentemente o heterosporismo e mais tarde o endosporismo, no qual os megasporos individuais eram mantidos dentro dos esporângios do esporófito pai. Estes megasporos endosporos tinham uma gametófita fêmea miniatura multicelular com órgãos sexuais femininos e óvulos. Os óvulos eram fertilizados por espermatozóides de natação livre produzidos por gametófitos masculinos miniaturizados pelo vento, na forma de pré-pólen.

O zigoto resultante se desenvolveu para a próxima geração de esporófitos enquanto ainda dentro do único grande megasporo feminino no esporângio do esporófito pai. A evolução do heterosporo e do endosporo estavam entre os primeiros passos na evolução das sementes do tipo produzido por gimnospermas e angiospermas.

Em fetos, o gametófito é menor do que o esporófito. Figs 1-3 o gametófito (prothallus) cresceu a partir de um esporo. Fig 4 o gametófito totalmente cultivado é uma planta pequena e plana, em sua maioria apenas uma camada de células. Fig 5 depois que um óvulo perto do centro do gametófito foi fertilizado, ele cresce em uma planta de samambaia com folhas e raízes.

Nas plantas floríferas, o esporófito compreende todo o corpo multicelular, exceto o pólen e a megagametofita dentro do óvulo.

Processos similares em outros organismos

Alguns cromalveolata, alguns fungos e alguns moldes de baba têm o que parece ser uma verdadeira alternância de gerações. Estes grupos incluem uma gama tão ampla de tipos diferentes que é difícil dizer quão comum é o fenômeno. Certamente os moldes de lodo não são um grupo monofilético, e isso pode ser verdade para os outros dois grupos,

Animais

ver também ciclo de vida

A alternância de gerações entre uma geração de diplóide multicelular e uma geração de haplóide multicelular não existe nos animais.

Em alguns animais, há um ciclo de vida com diferentes estágios diplóides. Isso às vezes tem sido chamado erroneamente de "alternância de gerações", mas é bem diferente do que acontece nas plantas e em alguns protistas. O caso mais comum é que existem duas gerações distintas, onde apenas uma tem reprodução sexual. Entre os animais onde ela foi encontrada estão a Cnidaria e os Tunicados. As imagens à direita mostram o caso das medusas: A medusa parece diferente do pólipo; eles são fenótipos diferentes. Somente a medusa se reproduz sexualmente.

Outros animais com formas de ciclo de vida incluem parasitas, como certos caracóis, que vivem em caracóis diferentes durante uma parte de sua vida, e em vertebrados durante outra parte.

Em alguns casos, o ciclo inclui mais de duas gerações. Se este for o caso, apenas uma etapa utiliza a reprodução sexual. Em pulgões, por exemplo, há uma geração que se reproduz sexualmente, e até quarenta que usam partenogênese, um tipo de reprodução assexuada.

Perguntas e Respostas

P: Qual é o termo alternância de gerações?

R: Alternativa de gerações é um termo usado para descrever uma alternância de formas no ciclo de vida das plantas (e de alguns protistas). Uma forma é diplóide, com 2n cromossomos (o esporófito), e a outra forma é haplóide, com apenas um conjunto de cromossomos (o gametófito). Ambas as formas são multicelulares.

P: Como funciona a reprodução sexual?

R: Na reprodução sexual, os organismos têm uma fase haplóide com um só conjunto de cromossomos e uma fase diplóide com dois conjuntos de cromossomos. Nos animais o corpo (soma) é geralmente diplóide, enquanto a fase haplóide é apenas a dos gametas.

P: O que isso significa quando os eucariotas têm uma alternância de gerações?

R: Quando os eucariotas têm uma alternância de gerações, isso significa que tanto a fase diplóide quanto a fase haplóide são organismos multicelulares. O exemplo clássico são os musgos, onde a planta verde é um gametófito haplóide, e a fase reprodutiva é um esporófito diplóide.

P: Esse termo se refere à reprodução sexual ou assexuada?

R: O termo "alternância de gerações" se refere apenas à reprodução sexual; os organismos também podem ter uma reprodução assexuada.

P: Esse termo está relacionado com os estágios do ciclo de vida dos animais?

R: Não; esse termo não deve ser confundido com estágios do ciclo de vida em animais que podem parecer muito diferentes, mas onde todas as células têm dois conjuntos de cromossomos.

P: Que tipo de organismo normalmente tem uma alternância entre duas formas?

R: As plantas (e alguns protistas) tipicamente têm uma alternância entre duas formas - uma forma sendo diplóide com 2n cromossomos (o esporófito), e outra forma sendo haplóide com apenas um conjunto de cromossomos (o gametófito). Ambas as formas são multicelulares.