Bitki Çeşitliliği : Bitkiler Karalara Nasıl Yerleşmiştir? Birinci Bölüm - Karasal Bitkilerin Kökeni

For English : http://gfreethought.blogspot.com.tr/2016/02/plant-diversity-how-plants-move-to-land.html

Bitki Çeşitliliği : Bitkiler Karalara Nasıl Yerleşmiştir?

   

   Jeokimyasal kanıtlar ve fosil kalıntıları, 1.2 milyar yıl önce karalarda ince bir siyanobakteri ve prostista örtüsü bulunduğunu göstermektedir. Fakat sadece son 500 milyon yıl gibi bir süre içinde, funguslar ve hayvanların yanı sıra, küçük bitkiler de kıyılara yakın yerlerde siyanobakterilere katılmıştır. Son olarak, yaklaşık 385 milyon yıl önce ise, çok daha uzun boylu bazı bitkiler ortaya çıkmış ve ilk ormanları oluşturmuştur.

   

   Günümüzde 290.000’den fazla bitki türü bilinmektedir.

Karasal bitkiler yeşil alglerden köken almıştır

   

   Karofitler (Charophyta) olarak isimlendirilen yeşil algler karasal bitkilerin en yakın akrabalarıdır.

Morfolojik ve Moleküler Kanıtlar

   

   Bitkiler, kahverengi, kırmızı ve bazı yeşil algler gibi, çok hücreli, ökaryotik ve fotosentez yapan ototrof canlılardır.

   

   Bitkilerin selülozdan yapılmış hücre çeperleri bulunur. Benzer şekilde, yeşil algler, dinoflagellatlar ve kahverengi alglerde de hücre çeperi mevcuttur. Ve bitkilerin yanı sıra, yeşil algler, öglenalar ve birkaç dinoflagellatın kloroplastlarında klorofil a ve b bulunur.

   

   Bununla birlikte, Charophyta üyeleri, aşağıda belirtilen ayırt edici özellikleri karasal bitkilerle paylaşan tek alg grubudur. Bu durum, Charophyta üyelerinin bitkilerin en yakın akrabaları olduğunu düşündürmektedir :

Figure 1 Selüloz sentezleyen protein halkaları.

• Selüloz sentezleyen protein halkaları.
• Kamçılı sperm yapısı.
• Fragmoplast oluşumu.
• Peroksizom enzimleri.

                                                                  Figure 2 Coleochaete orbicularis

     Karalara Geçişi Sağlayan Adaptasyonlar

   

           Charophyta üyesi olan pek çok alg türü, havuz ve göllerin kenarlarında yaşar. Bu ortamlarda bazen kuraklığa maruz kalırlar. Doğal seçilim, suyun içinde bulunmadıkları sürelerde yaşamlarını sürdürebilen alglere avantaj sağlar. Charophyta üyelerinde, sporopollenin olarak isimlendirilen dayanıklı bir polimer tabakası, açıkta kalmış zigotları kurumaya karşı önler. Bitkilerin sporlarını kuşatan dayanıklı sporopollenin çeperlerde de benzer bir kimyasal adaptasyon görülür.

    Bitkilerin Türemiş Özellikleri

   

           Akrabaları olan alglerden kökenlendikten sonra, karasal bitkilerde yeni ortaya çıkmış olan adaptasyonların çoğu, kurak alanlarda yaşayabilme ve üremeyi kolaylaştırmıştır.

Figure 3 Olası üç "bitki" alemi.

   

             Bu kısımda, karasal bitkilerin Charophyta üyelerinde bulunmayan özellikleri incelendi : döl almaşı; çok hücreli, bağımlı embriyolar; sporangiyumlarda üretilen çeperli sporlar; çok hücreli gametangiyumlar; apikal meristemler. Bu durum, bu özelliklerin karasal bitkilerin ve alglerin ortak atasında bulunmayıp, karasal bitkilerde daha sonra ortaya çıktığını göstermektedir. Ancak karasal bitkilerin her biri bu özelliklere sahip değildir; bazı bitki soyları bazı özellikleri zamanla kaybetmiştir.

      Döl Almaşı :

Figure 4 Döl Almaşı

         1. Gametofitler, mitozla haploid gametleri üretir.

         2. Gametler birleşerek (döllenme) diploid bir zigot oluşturur.

         3. Zigot çok hücreli bir sporofit oluşturur.

         4. Sporofitler, mayozla haploid sporları oluşturur.

         5. Sporlar çok hücreli haploid gametofitleri oluşturur.

      Çok Hücreli, Bağımlı Embriyolar :

   

           Döl almaşı yaşam döngüsünün bir parçası olan çok hücreli bitki embriyosu, dişi ebeveynin (bir gametofit) dokuları içinde yer alan zigottan gelişir. Ebeveyne ait dokular gelişmekte olan embriyoya şeker ve amino asit gibi besin maddeleri sağlar. Embriyoda, özelleşmiş plasentaya ait transfer hücreleri bulunur.

           Karasal bitkilerdeki bu çok hücreli ve ebeveyne bağımlı embriyo, evrimsel olarak çok önemli, yeni ortaya çıkmış bir özelliktir. Bu nedenle karasal bitkiler aynı zamanda Embryophyta olarak da bilinirler.

Figure 5 Marchantia'nın (ciğerotu) embriyosu (LM) ve plasentaya ait transfer hücreleri (TM)

      Sporangiyumlarda Üretilen Çeperli Sporlar :

   

           Bitki sporları haploid üreme hücreleridir. Bunlar, mitozla bölünerek çok hücreli haploid gametofitleri oluşturabilirler. Sporopollenin isimli polimer, sporların çeperlerini zorlu çevresel şartlara karşı sağlamlaştırır ve direncini arttırır. Bu kimyasal adaptasyon sayesinde, sporlar zarar görmeksizin kuru havada taşınırlar.

   

           Sporofit, sporları oluşturan çok hücreli organlara sahiptir. Bunlar sporangia (tekili, sporangium) olarak isimlendirilirler. Bir sporangiyumun içinde, sporositler olarak isimlendirilen diploid hücreler ya da spor ana hücreleri mayoz geçirerek haploid sporları üretir.

   

           Her ne kadar Charophyta üyeleri de spor üretse de, bu alglerde çok hücreli sporangiyumlar bulunmaz. Ayrıca, kamçılı olan ve suda yüzen sporlarında sporopollenin yoktur.

Figure 6 Sphagnum'un (bir yapraksı karayosunu) sporofitleri ve sporangiyumları

      Çok Hücreli Gametangiyumlar :

           İlk karasal bitkileri, ataları alglerden ayıran bir diğer özellik, çok hücreli organlarda gametlerin üretimidir. Bu çok hücreli organlar, gametangiyum olarak isimlendirilirler. Dişi gametangiyumlar, arkegonia (tekili, arkegoniyum) adını alırlar. Erkek gametangiyuma ise antheridia (tekili, antheridium) denir.

Figure 7

     Apikal Meristemler :

      

            Bitkiler bir yerden başka bir yere hareket edemese de, kök ve sürgünlerini uzatarak çevredeki kaynaklara ulaşırlar. Bu uzama büyümesi, apikal meristemlerin faaliyeti sonucu bitkinin yaşamı boyunca sürer.

Figure 8   

   

Verilen bu özellikler dışında pek çok bitki türünde karasal yaşamla ilişkili atalardan kökenlenmiş diğer özellikler bulunur. Örneğin pek çok türde epidermisin üzerinde kutiküla mevcuttur. Kutiküla mum ve diğer polimerlerden oluşan bir örtüdür.

Figure 9 Agapanthus kutikülası

Reference : Biology: A Global Approach, Global (Tenth) Edition - PEARSON