SPOROFITA: ORIGINI ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

Lo sporofito è lo stadio multicellulare diploide nel ciclo di vita di una pianta o di un'alga. Ha origine dallo zigote prodotto quando un uovo aploide viene fecondato da uno sperma aploide, e quindi ogni cellula sporofita ha un doppio set di cromosomi, uno per ciascun genitore.

Le piante terrestri, e quasi tutte le alghe multicellulari, hanno cicli vitali in cui una fase sporofita diploide multicellulare si alterna con una fase gametofita aploide multicellulare.

Di Paul Garais, tramite Wikimedia Commons

Le piante con semi (gimnosperme) e piante da fiore (angiosperme) hanno una fase sporofita più prominente rispetto al gametofito e costituiscono piante verdi con radici, fusto, foglie e coni o fiori.

Nelle piante da fiore, i gametofiti sono piccoli e soppiantati dal polline germinato e dal sacco embrionale.

Lo sporofito produce spore (da cui il nome) per meiosi, che è un processo noto come "divisione di riduzione" che dimezza il numero di cromosomi in ciascuna cellula staminale delle spore. Le meiospore risultanti (spore originate dalla meiosi) si sviluppano in un gametofito.

Le spore e il gametofito risultanti sono aploidi, ciò significa che hanno solo un set di cromosomi. Il gametofito maturo produrrà gameti maschili o femminili (o entrambi) per mitosi.

L'unione dei gameti maschili e femminili produrrà uno zigote diploide che si svilupperà in un nuovo sporofito. Questo ciclo è chiamato alternanza di generazioni o alternanza di fasi.

Origine dello sporofito

L'origine dello sporofito nelle piante terrestri (embrioni) rappresenta una tappa fondamentale nello sviluppo evolutivo. Tutti gli organismi, ad eccezione dei procarioti, subiscono una regolare riproduzione sessuale che comporta un'alternanza regolare tra meiosi e fecondazione, esprimendo due generazioni alterne.

Per cercare di spiegare l'origine delle generazioni alterne, ci sono due teorie: l'antitetica e l'omologo. Sulla base delle prove dei possibili antenati delle piante terrestri, la teoria antitetica è accettata come più ragionevole.

Tuttavia, ci sono alcuni compromessi rispetto al processo evolutivo delle alghe briofite e al periodo di transizione delle piante terrestri alle pteridofite. Questi due principali cambiamenti vengono analizzati al meglio usando la teoria neo-darwiniana e altri processi genetici evolutivi come riferimento.

Viene utilizzato anche il termine meiosi terminale, poiché questo processo si verifica alla fine del ciclo di vita di questa linea cellulare. Questi organismi sono costituiti da cellule diploidi e le cellule aploidi sono rappresentate da gameti.

In conclusione, lo sporofito non forma gameti ma spore aploidi per meiosi. Queste spore si dividono per mitosi e diventano gametofiti, che producono direttamente i gameti.

Sporofite nelle piante terrestri

In queste specie vegetali il ciclo vitale è formato da un'alternanza di generazioni: dallo sporofito diploide al gametofito aploide. Quando il gamete maschile e il gamete femminile si uniscono e si verifica la fecondazione, viene creata una cellula diploide chiamata zigote, che rigenera la generazione di sporofiti.

In questo modo, il ciclo vitale della pianta terrestre è diplo-aplonico, con meiosi intermedia o spore. Tutte le piante terrestri, ad eccezione delle briofite e delle pteridofite, sono esemplari eterospori, il che significa che lo sporofito dà origine a due diversi tipi di sporangi (megasporangia e microsporangia).

I megasporangi danno origine alle macrospore e i microsporangi danno origine alle microspore. Queste cellule si svilupperanno rispettivamente in gametofiti femminili e maschili.

La forma del gametofito e dello sporofito, così come il loro grado di sviluppo, sono diversi. Questo è ciò che è noto come generazioni eteromorfiche alternative.

Sporofite nelle piante briofite (alghe)

Il gruppo delle briofite, dove si trovano muschi ed epatiche, presenta una fase gametofita dominante in cui lo sporofito adulto necessita di nutrimento.

Lo sporofito embrionale si evolve per divisione cellulare dello zigote nell'organo sessuale femminile o archegonio e, nel suo primo sviluppo, è nutrito dal gametofito. Avendo questa caratteristica embrionale nel ciclo vitale, (comune a tutte le piante terrestri), a questo gruppo viene dato il nome di embrioni.

Nel caso delle alghe, esistono generazioni di gametofiti dominanti, in alcune specie i gametofiti e gli sporofiti sono morfologicamente simili (isomorfi). Nelle piante di equiseto, felci, gimnosperme e angiosperme che sono sopravvissute fino ad oggi, uno sporofito indipendente è la forma dominante.

Evoluzione delle briofite

Le prime piante terrestri avevano sporofiti che producevano spore identiche (isospore o omospore). Gli antenati delle gimnosperme perfezionarono complessi cicli vitali eterosporici in cui le spore che producevano gametofiti maschili e femminili erano di dimensioni diverse.

Le megaspore femminili tendevano ad essere più grandi e meno numerose delle microspore maschili.

Nel periodo devoniano, alcuni gruppi di piante hanno evoluto indipendentemente l'eterosporia, e successivamente l'endosporia, in cui i gametofiti sono minimamente trasformati all'interno della parete delle spore.

Nelle piante esosporiche, tra cui le felci moderne, i gametofiti escono dalle spore, rompendo il muro della spora, e si sviluppano all'esterno.

Nelle piante endosporiche, i megagametofiti si evolvono all'interno dello sporangio per produrre un gametofito femminile multicellulare molto piccolo che ha organi sessuali femminili (archegonia).

Gli ovociti vengono fecondati in archegonia con spermatozoi flagellati a movimento libero, prodotti da gametofiti maschili miniaturizzati sotto forma di pre-polline. L'uovo o zigote risultante è stato trasformato nella nuova generazione di sporofiti.

Allo stesso tempo, il singolo grande meiospora o megaspora contenuto nello sporangio modificato dello sporofito originale è conservato all'interno del pre-ovulo. L'evoluzione dell'eterosporia e dell'endosporia sono considerati alcuni dei primi passi nell'evoluzione dei semi che le gimnosperme e le angiosperme di oggi producono.

Briofite oggi

Nel corso di 475 milioni di anni, le piante terrestri hanno perfezionato e applicato queste procedure evolutive. Le 300.000 specie di piante che esistono oggi hanno un ciclo vitale complesso che alterna sporofiti (organismi che producono spore) e gametofiti (organismi che producono gameti).

Nelle piante non vascolari, cioè prive di fusto o radice (alghe verdi, muschi ed epatiche), la struttura visibile ad occhio nudo è il gametofito.

A differenza delle piante vascolari come le felci e le piante da seme ha sporofiti. Lo sporofito di una pianta non vascolare genera spore unicellulari aploidi e come prodotto della meiosi lo sporangio.

Nel corso della storia naturale della terra, ogni specie di pianta riesce a preservare meccanismi di sviluppo indipendenti in relazione ai processi embrionali e all'anatomia della specie. Secondo i biologi, questa informazione è essenziale per cercare di comprendere le origini evolutive dell'alternanza delle generazioni.

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