什么是植物的“世代交替”

夏天的海边，我们在退潮后露出水面的礁石上，可以看到许多绿色的片状的藻类，它的名字叫石莼，俗称海白菜。看起来，这些石莼的模样都差不多，但在植物学上，却是两种完全不同的植物体：一种是二倍体的个体，另一种是单倍体的个体。为什么会这样呢？

原来，石莼和其他生物一样，生命历程也是从受精卵开始，单倍体的精子与单倍体的卵子融合在一起成为二倍体的合子（受精卵），由这个合子发育形成二倍体的石莼。这和动物都一样，我们把这个二倍体称为孢子体。孢子体长成之后要繁殖后代，这时就要进行减数分裂。一般动物减数分裂直接就产生卵或精子，而石莼产生的单倍体的细胞并不能直接进行受精，还需要一个继续生长发育的过程。我们将石莼减数分裂产生的细胞称为孢子，将孢子发育成的单倍体个体称为配子体，也就是单倍体的石莼。配子体的外形、大小与二倍体的孢子体几乎完全一样。配子体随着不断长大，再产生精子或卵细胞等生殖细胞。这样，在整个石莼生活史中，出现了单倍体个体和二倍体个体交替出现的现象。从合子开始到减数分裂发生，这段时期为无性世代（孢子体世代）；由孢子开始一直到配子形成，这一时期为有性世代（配子体世代）。有性世代和无性世代的交替，即为世代交替。

其实，不光是石莼，大多数的植物都有世代交替。在藻类中，如果孢子体和配子体植物在形态结构上相同，称为同型世代交替，如石莼。同型世代交替在植物进化史上是比较低级的，由它向异型世代交替进化。异型世代交替是由两种在外部形态和内部结构不同的植物体进行交替。在异型世代交替的生活史中，有一类是孢子体占优势，如海带；另一类是配子体占优势，如礁膜、宣藻。一般认为孢子体占优势的类型比较进化。

植物登陆后，就沿着孢子体越来越发达、配子体越来越简化的方向发展。例如，蕨类植物的孢子体有明显的根、茎、叶的分化，配子体虽然也能独立生活，但只是微小的片状体，只能生活在潮湿的地方。而被子植物的孢子体不但有根、茎、叶，还出现了花、果实、种子等器官，同时配子体则进一步简化，只有几个细胞组成，并且寄生在孢子体上，不能独立生活。（秦祥堃）

石莼

【微博士】松叶蕨

松叶蕨

中国南方有一种奇特的蕨类植物，它高约30厘米，绿色的小枝条上散布着米粒大小的黄褐色孢子囊群。仔细观察，绿色的小枝条呈三角形，上部两叉分枝；散布有约3毫米长的三角形小叶片。拔起来一看，横走的地下茎呈褐色，根非常细小。这类不起眼的小草与现今的大多数植物有很大的差异，却和已经灭绝了3亿多年的裸蕨有着密切的亲缘关系。它和裸蕨具有共同的特征：叶不发达，主要靠茎进行光合作用，茎两叉分枝，只有假根和最原始的中柱。

【微问题】植物进化从水生到陆生，那有没有从陆生朝水生进化的植物？

【关键词】裸蕨　松叶蕨　石莼