วิวัฒนาการของพืช: ต้นกำเนิดพืชสมัยใหม่ - ชีววิทยา - 2024

วิวัฒนาการของพืชอาจจะเริ่มต้นด้วยการชวนให้นึกถึงกลุ่มน้ำจืดของสาหร่ายสีเขียวในวันนี้และจากนี้ทุกกลุ่มในปัจจุบันมีต้นกำเนิดมา: มอสมอสสโมสร horsetails เฟิร์น gymnosperms และ Angiosperms

พืชมีลักษณะเป็นกลุ่มที่แตกต่างกันมากและมีความเป็นพลาสติกที่โดดเด่น จากมุมมองของชีววิทยาวิวัฒนาการพวกเขาอนุญาตให้มีการศึกษาชุดกลไกที่สำคัญและเหตุการณ์ที่เป็นเอกลักษณ์เช่นการ speciation โดย polyploidy ใน angiosperms

ที่มา: โดย Maulucioni จาก Wikimedia Commons

ในระหว่างกระบวนการวิวัฒนาการที่ก่อให้เกิดกลุ่ม monophyletic นี้นวัตกรรมต่างๆได้ปรากฏขึ้นเช่นผนังเซลล์ซึ่งประกอบด้วยเซลลูโลสเป็นส่วนใหญ่ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ที่ประกอบด้วยหน่วยกลูโคสที่ทำซ้ำ

การพิจารณาพืชเชิงเดี่ยวหมายถึงการรวมตัวกันครั้งแรกของไซยาโนแบคทีเรียซึ่งก่อให้เกิดพลาสติดที่หลากหลาย (รวมถึงคลอโรพลาสต์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง) โดยเหตุการณ์เอนโดซิมไบโอติก เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในบรรพบุรุษร่วมกันของเชื้อสายนี้

Multicellularity (สิ่งมีชีวิตที่มีมากกว่าหนึ่งเซลล์) และการเพิ่มจำนวนของเนื้อเยื่อปลายยอดซึ่งเป็นประเภทของการแบ่งเซลล์แบบไม่สมมาตรและการกักเก็บ zygotic อย่างไรก็ตามนวัตกรรมที่โดดเด่นที่สุดของพืชคือการตั้งรกรากในสภาพแวดล้อมบนบก

ด้านล่างนี้เราจะอธิบายลักษณะทั่วไปบางประการของวิวัฒนาการของพืชจากนั้นเราจะเจาะลึกถึงที่มาของแต่ละกลุ่ม

กลไกการวิวัฒนาการ

กลไกวิวัฒนาการที่เกี่ยวข้องกับต้นกำเนิดของพืชเป็นกลไกเดียวกันกับที่สร้างการเปลี่ยนแปลงในกลุ่มสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ : การคัดเลือกโดยธรรมชาติและการล่องลอยทางพันธุกรรมหรือพันธุกรรม

การคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินเป็นกลไกของวิวัฒนาการที่ประกอบด้วยความสำเร็จในการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกันของแต่ละบุคคล เมื่อพืชมีลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมบางอย่าง (นั่นคือส่งต่อจากพ่อแม่ไปยังลูก ๆ ) และลักษณะนี้ทำให้พวกมันทิ้งลูกหลานได้มากขึ้นการเปลี่ยนแปลงนี้จะเพิ่มขึ้นในประชากร

กลไกอื่น ๆ คือการล่องลอยของยีนซึ่งประกอบด้วยการแปรผันของความถี่อัลลีลแบบสุ่มหรือสุ่ม

ในทำนองเดียวกันกระบวนการวิวัฒนาการร่วมกับสัตว์มีบทบาทพื้นฐาน เช่นเดียวกับการผสมเกสรและการแพร่กระจายของเมล็ดในพืชชนิดหนึ่ง

วิวัฒนาการของร่างกายพืช

การเปลี่ยนแปลงในร่างกายของพืชเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานที่เกิดขึ้นในระยะสปอโรไฟต์และเซลล์สืบพันธุ์ ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่าเฟส haploid ก่อนหน้านี้ซับซ้อนกว่า

อย่างไรก็ตามแนวโน้มนี้เกิดการพลิกกลับ: gametophyte เริ่มเป็นระยะที่เด่นชัดที่สุด ปรากฏการณ์นี้เพิ่มความหลากหลายทางสัณฐานวิทยาจากดีโวเนียนอย่างมาก

ช่วงเวลาทางธรณีวิทยาของการปรากฏตัวของแต่ละกลุ่ม

บันทึกฟอสซิลทำให้เรามีแหล่งข้อมูลที่น่าทึ่งเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดแม้ว่าจะไม่สมบูรณ์แบบและยังไม่สมบูรณ์

Bryophytes เป็นสิ่งมีชีวิตที่เรียบง่ายมากที่ขาดเนื้อเยื่อหลอดเลือดเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยออร์โดวิเชียน

ชั้นที่เก่าแก่ที่สุดประกอบด้วยโครงสร้างที่เรียบง่ายของพืชในหลอดเลือด ต่อมาในดีโวเนียนและคาร์บอนิเฟอรัสได้เกิดการแพร่กระจายอย่างมากของเฟิร์นมอสคลับหางม้าและโปรจิมโนสเปิร์ม

ใน Devonian เมล็ดพืชชนิดแรกปรากฏขึ้น ดังนั้นพืชมีโซโซอิกจึงประกอบด้วยบุคคลส่วนใหญ่ที่ชวนให้นึกถึงยิมโนสเปิร์ม ในที่สุด angiosperms ก็ปรากฏในยุคครีเทเชียส

วิวัฒนาการของสาหร่าย

สาหร่ายเป็นกลุ่มดึกดำบรรพ์ที่สุด สำหรับพวกเขาสอดคล้องกับต้นกำเนิดของเซลล์สังเคราะห์แสงแรกเนื่องจากเหตุการณ์เอนโดซิมไบโอซิส: เซลล์กินแบคทีเรียที่มีความสามารถในการสังเคราะห์แสง

นี่เป็นคำอธิบายที่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นธรรมสำหรับวิวัฒนาการของคลอโรพลาสต์และยังใช้กับไมโทคอนเดรีย

วิวัฒนาการของไบรโอไฟต์

เชื่อกันว่าไบรโอไฟต์เป็นสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกที่แตกต่างจากสาหร่าย พวกมันสอดคล้องกับพืชบกกลุ่มแรก ลักษณะสำคัญของมันคือการขาดระบบรากและระบบหลอดเลือดที่ประกอบด้วย xylem และ phloem

ไบรโอไฟต์ครอบงำสภาพแวดล้อมก่อนประวัติศาสตร์ในช่วง 100 ล้านปีแรกจากต้นกำเนิดของพืช

วิวัฒนาการของพืชไร้เมล็ด

พืชไร้เมล็ด

พืชที่มีหลอดเลือดเริ่มมีความหลากหลายในช่วงคาร์บอนิเฟอรัสโดยเฉพาะในพืชที่มีหลอดเลือดที่ไม่มีเมล็ด

เช่นเดียวกับไบรโอไฟต์ gametes ว่ายน้ำของพืชไร้เมล็ดต้องการน้ำเพื่อให้เซลล์ทั้งสองเพศมาบรรจบกัน ด้วยเหตุนี้จึงสันนิษฐานได้ว่ารูปแบบแรกของพืชลำเลียงถูก จำกัด ให้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นซึ่งสนับสนุนการสืบพันธุ์

ซากดึกดำบรรพ์และบรรพบุรุษของพืชในหลอดเลือดมีอายุย้อนกลับไป 420 ล้านปี สิ่งมีชีวิตมีลักษณะเป็นสปอโรไฟต์ที่แตกแขนงซึ่งเป็นอิสระจากระยะ gametophytic สำหรับการเจริญเติบโตและการพัฒนา การแบ่งส่วนเหล่านี้สร้างขึ้นสำหรับขนาดที่เล็ก - แทบจะไม่เกินห้าสิบเซนติเมตร

การจัดเรียงนี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการผลิตสปอร์และเพิ่มโอกาสในการอยู่รอดและการสืบพันธุ์

กลุ่มพืชหลอดเลือดที่มีความดั้งเดิมที่สุดคือไลโคไฟต์สปีชีส์ที่ทันสมัย ​​(มอสคลับเซลลาจิเนลและเฟิร์นหรือไอโซเทส) ไลโคไฟต์ได้รับการพัฒนาในหนองน้ำและภูมิประเทศที่คล้ายคลึงกันจนกระทั่งรูปแบบยักษ์สูญพันธุ์ไปและสิ่งเล็ก ๆ ที่เราสังเกตเห็นในปัจจุบัน

เฟิร์นมีการแพร่กระจายตั้งแต่พวกมันมีต้นกำเนิดใน Devonian พร้อมกับญาติของพวกเขาที่มีหางผมและเฟิร์นแปรง

ความสำคัญของเนื้อเยื่อหลอดเลือดและราก

พืชในหลอดเลือด - ตามชื่อของมัน - มีเนื้อเยื่อหลอดเลือดซึ่งแบ่งออกเป็น phloem และ xylem โครงสร้างเหล่านี้มีหน้าที่ในการนำเกลือและสารอาหารไปทั่วร่างกายของพืช

การได้มาซึ่งเนื้อเยื่อลิกนิไฟต์ทำให้พืชมีขนาดเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับไบรโอไฟต์ ลำต้นเหล่านี้ป้องกันการให้ทิปและการหลบตาและสามารถขนส่งสารอาหารและน้ำได้สูงมาก

ในทางกลับกันรากช่วยให้พืชยึดเกาะกับผิวดินเพื่อให้พวกมันดูดซับน้ำและสารอาหาร รากยังมีบทบาทสำคัญในการทำให้พืชมีขนาดใหญ่ขึ้น ระบบรากที่สังเกตได้ในฟอสซิลค่อนข้างคล้ายกับระบบปัจจุบัน

ที่มาของรากยังไม่ชัดเจนในประวัติศาสตร์วิวัฒนาการ ไม่มีใครรู้ว่าพวกมันปรากฏตัวในเหตุการณ์เดียวในบรรพบุรุษของพืชที่มีหลอดเลือดทั้งหมดหรือในหลาย ๆ เหตุการณ์ - สิ่งที่เรียกว่าวิวัฒนาการบรรจบกัน

วิวัฒนาการของเมล็ดพืชหลอดเลือด

ในคาร์บอนิเฟอรัสพืชแตกแขนงออกเป็นพืชเมล็ดสองกลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่ ยิมโนสเปิร์มและแองจิโอสเปิร์ม

วิวัฒนาการของยิมโนสเปิร์ม

ตอนแรกต้นกล้ารำพึงรำพันกับเฟิร์น ยิมโนสเปิร์มเป็นพืชที่ไม่มีดอกไม้ซึ่งทุกชนิดจะแผ่ออกมาในรูปแบบที่คล้ายกันมาก ที่พบมากที่สุดในปัจจุบัน ได้แก่ ต้นสนและไซเปรส ตัวอย่างที่เก่าแก่ที่สุดบางชนิด ได้แก่ แปะก๊วยปรงและ gnetales

วิวัฒนาการของพืชดอก: แองจิโอสเปิร์ม

พืชดอกหรือพืชที่มีดอกเป็นกลุ่มพืชที่ประกอบขึ้นเป็นพืชส่วนใหญ่ที่มีอยู่บนโลก ปัจจุบันมีการกระจายพันธุ์ไปทุกหนทุกแห่งและรวมถึงรูปแบบต่างๆเช่นต้นไม้พุ่มไม้สนามหญ้าข้าวสาลีและข้าวโพดและพืชทั่วไปทั้งหมดที่เราสังเกตเห็นด้วยดอกไม้

สำหรับบิดาแห่งชีววิทยาวิวัฒนาการชาร์ลส์ดาร์วินการปรากฏตัวอย่างกะทันหันของกลุ่มนี้แสดงให้เห็นถึงเหตุการณ์ที่น่าพิศวงซึ่งครอบคลุมการกระจายพันธุ์ครั้งใหญ่

วันนี้กลุ่มที่ก่อให้เกิด angiosperms ถือเป็นกลุ่มของ gymnosperms ดั้งเดิมซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะคล้ายพุ่มไม้ แม้ว่าจะไม่มีผู้สมัครที่เฉพาะเจาะจง แต่รูปแบบของสิ่งมีชีวิตบางอย่างที่มีลักษณะตรงกลางระหว่างสองกลุ่มนั้นเป็นที่น่าสงสัยจากยุคเมโซโซอิกและพาลีโอโซอิก

ในอดีตการเปลี่ยนแปลงนี้ได้รับการยอมรับเนื่องจากเป็นเรื่องง่ายที่จะจินตนาการถึงการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างที่สามารถนำ ovules (ตามแบบฉบับของยิมโนสเปิร์ม) ไปเป็นคาร์เปลได้ เมื่อเร็ว ๆ นี้การแสวงหารูปแบบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องปกติอีกต่อไป

ซากดึกดำบรรพ์แรกของ angiosperms (และร่องรอยอื่น ๆ เช่นละอองเรณู) มีอายุย้อนกลับไปกว่า 125 ล้านปี

ดอกไม้

นวัตกรรมที่เกี่ยวข้องมากที่สุดของ angiosperms คือโครงสร้างดอกไม้ มีการคาดเดาว่าดอกไม้ดึกดำบรรพ์มีสัณฐานวิทยาของแมกโนเลียในปัจจุบันประกอบด้วยคาร์เพิลเกสรตัวผู้และชิ้นส่วนของเพอริแอนท์จำนวนมาก

ในแง่ของสิ่งเร้าทางสายตาและการดมกลิ่นดอกไม้เป็นอวัยวะที่น่าดึงดูดสำหรับแมลงผสมเกสร สิ่งเหล่านี้อาจเป็นสัตว์มีกระดูกสันหลัง (เช่นนกและค้างคาว) หรือสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง (เช่นผึ้งตัวต่อหรือแมลงวัน) การได้รับการผสมเกสรแสดงถึงข้อได้เปรียบที่ชัดเจนสำหรับพืช: มันกระจายละอองเรณูได้ดีกว่าลมมาก

การผสมเกสรเป็นเหตุการณ์ที่ถูกเลือกเนื่องจากยิ่งมีสัตว์มาเยี่ยมชมพืชมากเท่าไหร่การผลิตเมล็ดพันธุ์ก็ทำได้เช่นกัน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ที่มีการเข้าชมที่เพิ่มขึ้นในเชิงบวกทำให้เกิดข้อได้เปรียบในการคัดเลือกที่ดีสำหรับแต่ละคนทันที

ตัวอย่างเช่นพืชดอกที่เกิดจากการกลายพันธุ์แบบสุ่มบางชนิดเริ่มหลั่งสารอาหารที่ดึงดูดแมลงผสมเกสรมีข้อได้เปรียบในการคัดเลือกมากกว่าคนรอบข้างที่ไม่มีลักษณะนี้

นอกจากนี้ผลไม้ยังแสดงถึงรางวัลที่เปี่ยมไปด้วยพลังงานแก่สัตว์ที่กินมัน หลังจากย่อยอาหารสัตว์จะถ่ายอุจจาระและทำให้เมล็ดพืชกระจายตัว ตัวอย่างเช่นนกและค้างคาวผลไม้หลายชนิดมีบทบาทสำคัญในฐานะผู้กระจายเมล็ดพันธุ์ในป่าไม้

อ้างอิง

1. Audesirk, T. , Audesirk, G. , & Byers, BE (2004). ชีววิทยา: วิทยาศาสตร์และธรรมชาติ. การศึกษาของเพียร์สัน.
2. Curtis, H. , & Schnek, A. (2006). ขอเชิญเข้าร่วมชีววิทยา Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S. , & Herron, JC (2002). การวิเคราะห์วิวัฒนาการ ศิษย์ฮอลล์.
4. Futuyma, DJ (2005). วิวัฒนาการ. Sinauer
5. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992) ชีววิทยาพืช (ฉบับที่ 2). ฉันย้อนกลับ
6. Rodríguez, EV (2001). สรีรวิทยาของการผลิตพืชเมืองร้อน. กองบรรณาธิการมหาวิทยาลัยคอสตาริกา
7. Taiz, L. , และ Zeiger, E. (2007). สรีรวิทยาของพืช มหาวิทยาลัย Jaume I.