O včeličkách a kytičkách: Rozmnožování rostlin

Nedávno jsme mluvili o reprodukční strategii zvané rodozměna (metageneze), kterou využívaly úplně první rostliny, a kterou bezcévné rostliny využívají dodnes. Snad si na to vzpomínáte. Mezi generacemi dochází ke střídání dvou fází. První z nich, sporofyt, má diploidní buňky a dva páry chromozomů. Druhá forma, gametofyt, má haploidní buňky a pouze jednu sadu chromozomů. Za 470 milionů let se ale může hodně změnit. Cévnaté rostliny sice používají generační střídání fází dodnes, ale zaonačily ho tak, že funguje velmi odlišně než v dobách ordovických bažin, kdy se zrodily první rostliny. Oproti svým drobným bezcévným bratrům vypadají cévnaté rostliny ozdobené šiškami, květy a jinými okazálými doplňky jako banda sambových karikatur na srazu fanoušků Carmen Mirandy. Může se to zdát přehnané, ale jsme na těchto bláznech s povýšeneckými reprodukčními strategemi závislí prakticky ve všem. Potrava, kterou jíme. Vzduch, který dýcháme. I omluvné pugéty pro naše naštvané manželky a přítelkyně. Tím vlastně říkám, že cévnaté rostliny potřebujeme, abychom mohli mít sex. (veselá znělka) Jak si určitě vzpomínáte, rodozměna bezcévných rostlin je dost přímočará. Gametofyt produkuje spermatické buňky nebo vajíčka. Je-li dostatečná vlhkost, může spermatická buňka doplavat k nejbližšímu vajíčku. Jakmile je vajíčko oplozeno, gametofyt vytvoří sporofyt, tedy stonek nesoucí malou tobolku plnou výtrusů. Zralé spory se uvolní do vzduchu, přistanou na vlhkém místě, vyklíčí a bum! Nová gametofytní generace je na světě. Právě u bezcévných rostlin, je převažující formou gametofyt. To, co vidíme při pohledu na mech nebo hlevík nebo játrovku, je gametofyt. Tedy vývojová forma s jedinou sadou chromozomů. Sporofyty bezcévných jsou maličké a schované uvnitř gametofytu, který jim dodává živiny a vodu a chrání je. U cévnatých rostlin je to ale přesně naopak. Dominantní formou je sporofyt. Při pohledu na kapradinu, borovici nebo povijnici vidíme sporofyty, gametofyty jsou malé reprodukční částečky ukryté ve specializovaných částech. Ano, u cévnatých převažuje sporofyt, což ale neznamená, že se všechny cévnaté rostliny rozmnožují stejně. To rozhodně ne. Nejjednodušími cévnatými rostlinami jsou kapradiny, které se stejně jako bezcévné rozmnožují sporami, které vyrůstají na spodní straně listu kapradiny a které jsou vypouštěny do světa, aby si našly pěkný vlhký kus země, kde mohou vyklíčit. Výtrus pak vytvoří malý gametofyt jen několik centimetrů široký, který nese samčí i samičí rozmnožovací orgány. Pokud je dost vlhko, spermatické buňky najdou vajíčko a společně s ním vytvoří sporofyt, tedy to, čemu říkáme kapradina. Dochované fosilie poukazují na dřívější existenci kapradin, které produkovaly semena a daly vzniknout cévnatým rostlinám. Jenže tyhle semenné kapradiny jsou již vyhynulé, a tak můžeme pouze toužebně zírat na jejich fosílie a lámat si hlavu tím, jak mohla jejich rodozměna vypadat. Existují však skupiny rostlin složitější než kapradiny, které se rozmnožují prostřednictvím pylu, který nese samčí gametofyt a oplozuje gametofyt samičí, vajíčka. Oplodněná buňka se pak vyvine v semeno, které dozraje a může být základem další dospělé rostliny. Zopakujme si, že v pokročilých cévnatých rostlinách probíhá rodozměna takto: Sporofyt vyroste ze semínka a vytvoří malinké gametofyty, pylová zrna nebo vajíčka, které společně vytvoří semínko, které vyprodukuje další generaci sporofytu. Evoluční posun od výtrusů k semínku byl vážně něco a započal u nahosemenných rostlin. Jejich jednoúčelné, rostlinotvorné balíčky umožnily vyrůst dospělé rostlině přímo ze semene, místo aby čekala na vývoj spory přes mezičlánek v podobě gametofytní fáze. Ve většině případů to také znamená, že pro úspěšnou reprodukci není nutná voda. Dnešní nahosemenné zahrnují jehličnany, jinany a tropické cykasy připomínající palmy. Žádné z nich nevytvářejí květy, protože se vyvinuly ještě před vznikem květů. Místo květů mají šištice, se kterými se setkáváme denně. Pojmenování nahosemenných je vlastně odvozeno z toho, že jejich vajíčka se vyvíjejí zcela nekrytá na povrchu semenných šupin. Šišky říkáme ostnatým, dřevěným útvarům, které po sobě hází skautíci, že ano? Jsou to ale pouze samičí šišky ukrývající vajíčka. Samčí šišky jsou menší jakoby houbovité a jejich úlohou je chrlení pylu. Všechna ta pylová zrna jsou unášena větrem a některá z nich naleznou cestu do samičí šištice, kde oplodní vajíčko nacházející se na bázi semenných šupin. Jak se oplodněné vajíčko uvnitř šišky vyvíjí, vytvoří semeno s živinami pro přežití embrya bezprostředně po vyklíčení. Takové semínko je před počasím chráněno tvrdým, lesklým obalem a jakmile semeno dozraje, šupiny samičí šišky se rozevřou a semínko spadne na zem a vyroste z něho nový strom. Ale některé nahosemenné potřebují pro svou reprodukci speciální podmínky. Kupříkladu borovice porkoucená. Extrémně odolný strom, který se vyvinul v poměrně suchém podnebí s množstvím bouřek, Nejenže borovice méně intenzivní požár bez újmy přežije, ale její tzv. serotonní samičí šišky se otevřou a uvolní semena, jen po vystavení extrémně vysoké teplotě. Zní to bláznivě, ale je to chytré. Borovice se vyvinuly, aby lesní požáry využily. Borovice ví, že oheň zlikviduje otravný podrost, který by jinak utlačoval semenáčky či dokonce zahubil některé dospělé stromy, takže si borovice počká na požár, až zlikviduje konkurenci, a pak uvolní semena. A teď ten největší kalibr - krytosemenné, které jsou vítězem rostlinné divize turnaje všeho živého na Zemi, minimálně posledních 140 milionů let. Zelenáči, kteří dobře vědí, co dělají. Pro začátek mají semena stejně jako nahosemenné, ale k tomu i květy a květy jsou fantastické, protože se s roznášením pylu z květu na květ nemusí spoléhat na vítr, tak jako v případě šištic nahosemenných rostlin. Povětšinou květy zaměstnají živočichy, aby se postarali o přenos pylu mezi květy. Krytosemenné a jejich opylovači se zřejmě vyvinuli společně, rostliny poskytují nektar jako potravu pro hmyz a hmyz se pak postará o přenos pylu na samičí části květů jiných rostlin. Tomu se, přátelé, říká mutualismus, vztah mezi dvěma organizmy, ze kterého mají prospěch oba. Krytosemenné rostliny se rozmnožují pomocí květů nesoucích gametofyty. V tomhle případě je sporofyt tvořen stonkem, kořeny, listy a dokonce i květy. Vlastně celou rostlinou mimo pyl a vajíčko představující gametofyt. Květy nesoucí samčí i samičí gametofyty se nazývají oboupohlavné. Jiné rostliny mají jak samčí tak samičí pohlavní orgány, ale odděleně buď v samčích a samičích květech jedné rostliny nebo dokonce na úplně jiných rostlinách. Krytosemenné prostě improvizují. Pojďme se podívat, jak funguje květ oboupohlavný. Mnoho rostlin, které znáte ze svých zahrad má totiž reprodukční orgány samčí i samičí. Nejvíce na spodu květu jsou kališní lístky připomínající listy či okvětní lístky, ale obvykle jsou zelené a chrání květ ve stádiu pupene. Okvětní lístky bývají pestře zbarvené, aby nalákaly opylovače. Samčí části květů představují prašníky produkující pylová zrna a nacházející se na konci dlouhé nitky připojené k bázi květu. To byla struktura tyčinky. Na rozdíl od nahosemenných nejsou samičí části květů zcela odkryté svému okolí. Vajíčka jspu naopak uzavřena na dně semeníku, vázovité strukury, která má také krček nazývaný čnělka a na úplném vrcholku otvor neboli blizna. Teď jen zbývá zabalíčkovat samčí gamety do gametofytu, tedy pylu, a zajistit jejich přenos na samičí gametofyt, vajíčko, za účelem oplození. Jedná se o opylení a rostliny to dělají tak, že přitahují živočichy vůní a barvou svých květů a také v květech ukryté potravě. Živočichové na oplátku zprostředkují přenos pylu mezi květy. Dobře známými a velmi úspěšnými opylovači jsou včely, ale květy opyluje více druhů hmyzu, dále i ptáci jako kolibříci, a dokonce i netopýři. Kdokoliv se o oplození postará, vajíčko se poté zvětšuje, jeho stěna zpevňuje a vzniká tak semeno. Semeník obrůstá kolem vajíčka a utvoří plod. Existuje celá řada druhů plodů. Plod je cokoliv, v co se přeměnil semeník, ochranná struktura kolem semene, takže cokoliv, co obsahuje semena, je plodem, včetně mnoha útvarů, které za plody ani nepovažujeme. Což si takhle zahrát hru k otestování vašich znalostí o plodech? Co z následujících dvojic je plod, a co nikoliv? Zaprvé, co je plod? Ostnitá nažka zachycená na vašem oblečení nebo mrkev? Odpověď: ta malá ostnitá a otravná věc, která se vám zychytí na kalhotách. Ve skutečnosti však zvětšený semeník, zatímco mrkev je kořen rostliny. Dál, stonek celeru či chmýří pampelišky? Chmýří. Chmýří je připevněné k malému suchému plodu, který obsahu semeno. Celer z obchodu je ve skutečnosti jen stonkem. Další, jahoda nebo cuketa? Je to cuketa. Jahodu tvoří zvětšený konec stonku květu, takže nenese semena. Ta jsou ve skutečnosti na vnější straně jahody. Každá z těch tvrdých věciček na povrchu jahody je jedním plodem. Někteří lidé nevěří, protože co může být ovocnějšího než jahoda? Cukety jsou ale rozhodně plody, protože obsahují semena. Plody jsou důležité, protože se krytosemenné díky nim mohou vzdálit od mateřské rostliny, aby nemusela soupeřit se svými potomky. Některé plody mohou být rozšiřovány větrem, další se šíří díky tomu, že jsou vítanou sloní pochoutkou na jednom místě a o něco později vyloučené ve sluním trusu o velký kus dál. To byl vášnivý milostný život cévnatých rostlin. Mňam, to je ale dobrota.