О гаметанигиях и половом диморфизме

Как мы видели, растения «позаботились» о надежной защите своих спор. Однако не будем забывать, что размножение спорами — это бесполое размножение. Такой тип размножения не обеспечивает эффективной генотипической изменчивости и поэтому выгоден в первую очередь тем организмам, которые живут в относительно постоянных экологических условиях.
Половое размножение, в процессе которого происходит рекомбинация признаков двух участвующих в нем организмов («мужского» и »женского»), это наиболее прогрессивный способ размножения, поскольку он обеспечивает эффективную генотипическую изменчивость организмов.
В итоге у организмов расширяется возможность «чутко» реагировать на изменение экологической ситуации, а значит, эффективно приспосабливаться к ней.
Половое размножение мы наблюдаем даже у самых примитивных растений — водорослей, обитающих в относительно стабильной однородной среде. Тем более оно необходимо растениям, обитающим на суше: здесь экологическая ситуация изменяется более стремительно, чем в Мировом океане, а значит, требует столь же быстрого реагирования со стороны растений, их генетического аппарата.
Переход растений от водного существования к наземному потребовал эффективной защиты органов полового размножения (гаметангиев) от повреждающих воздействий среды, в первую очередь от обезвоживания. Это вполне объяснимо: формирование носителей генетической информации гамет очень ответственный процесс, нарушение которого может привести к катастрофическим последствиям для последующих поколений.
Здесь уместно вспомнить, что чрезмерное обезвоживание клетки губительно сказывается на функционировании ее наследственного аппарата. Например, молекулы ДНК (в ядре, митохондриях, хлоропластах) сохраняют свои природные свойства только в тех случаях, когда на 1 г сухой нуклеиновой кислоты приходится не менее 0,6 г воды. Высокая гидратация белков (когда 1 молекула этих биополимеров связывает 1000 молекул воды) также является важным условием их активного участия в гаметогенезе.
Неудивительно, что для защиты своих гаметангиев от обезвоживания, растение «не жалеет» ни энергии, ни пластических веществ. Как же у высших растений происходило становление многоклеточных гаметангиев?
Вначале заметим, что многоклеточные прототипы будущих органов размножения мы встречаем уже у водорослей, в первую очередь у представителей отделов Бурые водоросли и Красные водоросли. Однако какой бы сложности не достигали у этих растений мужские антеридии и женские архегонии, все клетки этих гаметангиев фертильны (плодовиты) и не имеют защитных стенок. В водной среде в этом нет необходимости.
С переходом растений к наземному существованию наружные клетки их гаметангиев должны были стерилизоваться и превратиться в защитные оболочки. Действительно, преимущественно именно такие гаметангии мы находим у мхов, плаунов, папоротников и хвощей. Причем если у многих водорослей мужские и женские гаметы либо не различаются вовсе, либо различаются незначительно, то эволюция высших растений пошла по линии усиления полового диморфизма гамет.
Женские гаметы (яйцеклетки) нуждаются в накоплении питательных веществ, которые необходимы для развития будущей зиготы. Именно на выполнении этой задачи и «сосредоточились» яйцеклетки: они утратили подвижность и стали более крупными.
Мужские гаметы (сперматозоиды), напротив, почти совершенно лишены питательных веществ. Их главная цель — донести наследственную информацию, находящуюся в ядре клетки, до особи противоположного пола, которая возьмет на себя заботу о развитии дочернего организма. Поэтому они формируются в очень большом количестве, что обеспечивает большее число копуляций (слияний). Этому же способствуют органеллы движения (жгутики), которыми снабжены мужские гаметы большинства водорослей, мхов, плаунов, хвощей и папоротников.
Таким образом, морфологические и функциональные различия мужских и женских гамет имеют явное приспособительное значение.