Botánica: La evolución del gametofito en plantas terrestres.

En un intento de hacer entradas más didácticas, hoy vamos a tratar de explicaros el concepto de gametofito, y cual ha sido su evolución a lo largo del tiempo y en diferentes grupos de vegetales terrestres

Comenzaremos con lo básico, como es lógico, ¿sabéis que es un gametofito? Lo primero que debéis saber es que estamos haciendo referencia a un término botánico, de plantas vamos. Los organismos pueden tener diferentes tipos de ciclos, ya sea diplonte, haplonte, o haplodiplonte, haciendo referencia al número de copias que tengan de cada cromosoma en la fase predominante / adulta. Los animales, somos diplontes, ya que no tenemos etapa pluricelular haplonte, solo unicelular, los gametos . Hoy nos vamos a centrar en el ciclo haplodiplonte de las plantas, en el cual hay una etapa pluricelular diplonte, y otra etapa pluricelular haplonte. El gametofito es este estadio, el individuo pluricelular haplonte, que solo tiene una copia de cada cromosoma, y este proviene de un individuo diplonte, que se conoce como esporofito.1

Si el esporofito es diplonte, y el gametofito es haplonte…¿que ha pasado entre estas dos fases? Una meiosis, un proceso de división celular en el cual una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n). En los organismos con reproducción sexual tiene importancia ya que es el mecanismo por el que se producen los óvulos y espermatozoides (gametos).  Del gametofito se pasará al esporofito mediante una fecundación, proceso por el cual dos gametos (masculino y femenino) se fusionan para crear un nuevo individuo con un genoma derivado de ambos progenitores. El gametofito es el encargado de producir gametos, tendrá entonces gametangios, lugares de producción de gametos, llamado anteridio si produce gametos masculinos, y arquegonios si produce gametos femeninos.

Estas dos etapas, pueden diferenciarse mucho morfologicamente, o pueden no hacerlo, si no lo hacen, el ciclo es isomorfo, y si lo hacen, el ciclo será heteromorfo. Los ciclos heteromorfos pueden dar lugar a problemas, ya que si no conoces el ciclo completo, puedes considerar a cada etapa, como especies diferentes, ya que pueden no guardar ninguna relación a simple vista.

Una vez establecido el concepto de gametofito, vamos a ir viendo cual ha sido su evolucion a lo largo del tiempo y de los diferentes grupos de vegetales terrestres

Briófitos

1En los briófitos, que comprende a los musgos, las hepáticas, y los antoceros, plantas no vasculares, encontramos un gametófito dominante, es decir, si observamos un ejemplar de este grupo, lo que un no experto podría considerar la planta, es el gametófito, es lo más simple de ver, y la etapa que más destaca, de más larga duración, sobre la que se forma el gametofito,  y que  realiza la actividad fotosintética. El gametófito en este grupo puede ser de dos tipos, taloso, si se asemeja a un tallo del que salen las hojas, o folioso, si a priori observamos simplemente hojas. Sea cual sea su forma, en el gametofito de los briófitos encontraremos dos estructuras, anteridios y arquegonios, los gametangios. Los anteridios poseen células espermatógenas que se dividen en dos espermátidas, que se desprenden de la masa de tejido y se transforman en anterozoide (espermatozoides),  filamentosos, algo retorcidos, con dos flagelos largos, lisos, inclinados hacia la parte posterior en ángulo agudo, a veces presentan un pequeño plastidio. El hecho de que estos espermatozoides presenten flagelos los une al agua, que es necesaria para que se puedan mover hasta el arquegonio, donde encotraran la ovocelula y se producira la fecundación. A partir del arquegonio fecundado crecerá el esporofito, que dependerá en todo momento del gametofito, y cuya función será la formación de esporas, tras un proceso de meiosis (meiosporas), que  formaran gametofitos. Como se puede observar, gametofito y esporofito son heteromorfos.

Helechos

El siguiente grupo tras los briófitos, ya poseen tejido vascular, lo que les permite alcanzar mayores tamaños y les abre más posibilidades. Con un ciclo digenetico 22heteromorfo, se diferencian de los briófitos porque ya no poseen gametofito dominante, sino esporofito. El esporofito formará esporas, en unos esporangios que encontramos en la parte ventral de las hojas, que se reunen en soros,  por meiosis, que al germinar darán lugar a un pequeño e incoloro gametofito, de unos pocos centímetros, y que apenas vive unas semanas, en contraposición al esporofito, que es todo lo contrario. Este gametofito puede ser monoico, y en un mismo gametofito encontremos los anteridios y los arquegonios, y dioico, y que haya gametofitos masculinos o femeninos, sea como sea, este efimero gametofito formará los gametos, que siguen dependiendo del agua para la fecundación.

Y aquí entramos en un pequeño problema…se ha demostrado, y se acepta, que los helechos derivan de un ancestro común con los briófitos, es decir, que tienen un mismo origen, ¿qué es lo que ha hecho que en un grupo destaque el gametofito y en otro el esporofito?  Pues si alguien lo sabe, que me lo diga, porque aunque he tratado de buscar, parece ser que simplemente es uno de esos casos en los que la evolución decide hacer como en las películas de acción, “separemonos”, y toma dos caminos, los dos funcionan, aunque uno mejor que otro por lo que se ve, y es el que más evoluciona como ya veremos, esporofito dominante funciona mejor en la práctica, basta ver el número de plantas  terrestres con esporofito dominante (todas menos briófitos).

Gimnospermas (Plantas con semilla desnuda, es decir, sin fruto)

0Todo parece apuntar a que las gimnospermas, el grupo viviente más primitivo de plantas con semilla y con flores, el grupo viviente más primitivo de espermatófitos y de fanerogamas, derivan de un grupo de helechos conocido como Progimnospermas, similares a las coníferas actuales pero con hojas similares a las de los helechos, de crecimiento monopódico (un solo eje central, que crece verticalmente). A partir de este grupo encontramos esporas de dos tipos, las microsporas, y las macrosporas, de diferente tamaño, las esporas masculinas son microsporas, y las femeninas, macrosporas.

Si derivan de los helechos, encontraremos de nuevo un esporofito dominante, pero con algunas diferencias. Observamos que se produce un proceso de reducción, el gametofito tiende a ser cada vez más insignificante.

El esporofito adulto, como puede ser cualquier pino, formará por una serie de procesos que no tienen importancia ahora, unas inflorescencias, en forma de cono, y que contendrá a las flores, las inflorescencias son unisexuales,  masculinas o femeninas. Dentro de estas flores, que siguen siendo diploides, es decir, forman parte del esporofito, se da el proceso que da vida al gametofito. flor-pino

En las flores masculinas, encontramos los estambres, y en ellos los sacos polínicos, que forman microsporas por meiosis, siendo estas el gametofito masculino, que es…¡un grano de polen! De los briófitos, que el gametofito era bien destacado, a pasar a ser una pequeña y efimera estructura de pocos centímetros…a un grano de polen, con 4 células destinadas a la fecundación, una de ellas es la célula anteridial, fijaros si ha degenerado el anteridio, ya no esta de moda, pobre gametofito.

En las flores femeninas encontramos primordios seminales (=óvulo), que contiene una célula madre de la megaspora, que por meiosis, da lugar a 4 megasporas, de las cuales tres degeneran, y una queda, esta que queda, tras una serie de mitosis, da lugar a un gametofito con 7 células , aunque 8 nucleos, ya que dos de esas células se fusionan para pdoer formar posteriormente el endosperma del fruto, que será triploide. Dentro de estesaco embrionario encontraremos los arquegonios, que suelen ser dos o tres, a los cuales deberá llegar el grano de polen para poder realizar la fecundación, y formar así la semilla que dará lugar de nuevo a un esporofito.

Como se puede ver, en este caso, el gametofito solo aparece durante la floración, y en forma de pocas células.

Angiospermas (Plantas con semilla protegida, con fruto)

ciclo_angiospermasEn las angiospermas, se reduce, más si cabe, el gametófito, aunque viene a ser lo mismo, la principal diferencia la podemos encontrar en el hecho de que la semilla se encontrará, a diferencia de en las gimnospermas, protegida por un fruto. Otro hecho que las separa claramente, es que en las angiospermas encontramos flores más complejas, con un perianto claro, y que albergan tanto a la parte masculina en los estambres, como a la parte femenina en el pistilo. 

Como hemos dicho, en cuanto a gametofitos, no hay apenas diferencia, el estambre forma microsporas por meiosis,  formando granos de polen, que son  el gametofito masculino, y el pistilo contiene en su interior óvulos, dentro de los cuales se forma después de una meiosis y sucesivas mitosis, el saco embrionario, que es el gametofito femenino.

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A medida que avanzamos y se reduce el gametofito es más difícil de explicar, esperamos que este todo correcto, cualquier fallo, por favor, comunicadnoslo a través de un comentario, y lo corregiremos encantados. Gracias.

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Acerca de Javier Fernández Díaz

Aprendiendo siempre cosas nuevas. Pasión por la ciencia.

Publicado el 16 abril, 2013 en Popurri y etiquetado en , , , , , , , , , , , , , , , . Guarda el enlace permanente. 9 comentarios.

  1. johandri carrillo

    esta terrible pobre el q lo escribio :*

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  2. si bien es sencillo y fácil de entender se puede enriquecer y aumentar la información… voy a tratar de proveer más contenidos…. Excelente texto…

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  3. hay muchos errores , revisa bien megagametogenesis en gimnoesperma por que el que tu dices que es de gimno es de angio y otra cosa
    gimno no tiene flores, se habla de estrobilos

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  4. M. Águila Ruiz-Sola

    Somos dos químicos que hacemos el doctorado en un laboratorio de Biología Molecular de plantas y trabajamos con Arabidopsis. Todo para decirte que nuestra investigación nos ha llevado al desarrollo del gametofito masculino, del cual no teníamos ni idea de su exixtencia como buenos químicos. Nos ha gustado mucho tu post xq hemos entendido de forma general de qué va todo esto! Lo que más nos ha gustado es cómo introduces ideas evolutivas que molan un montón. Gracias por tu post pero pon atención en la redacción.

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    • Muchas gracias por vuestro comentario, me alegra enormemente saber que el texto ha sido de ayuda.

      Aunque la redacción se intenta cuidar siempre, imagino que irá mejorando con el paso del tiempo.

      Y sí, las ideas evolutivas…siempre son entretenidas.

      Un saludo.

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  5. Gracias por el texto, me ayudó a recordar este ciclo y de una forma muy sencilla.
    Algunas correcciones no más:
    En la parte que habla sobre las Briófitas, en vez de escribir esporofito volviste a escribir gametofito: “…, sobre la que se forma el ESPOROFITO, y que realiza la actividad fotosintética…”
    Además, cuando te refieres a las gimnospermas, está incorrecto decir que poseen estambres o flores.

    De todas formas, fue un aporte.

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  6. Muchas gracias, que buen post. Pienso que describe de forma general todo el concepto. 😀

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  1. Pingback: Practica no. 3 identificación de plantas avasculares y vasculares | Biologia 1

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