Sowohl die sexuelle als auch die asexuelle Fortpflanzung haben ihre Vor- und Nachteile. Demnach ist es nicht verwunderlich, dass einige Arten zwischen sexueller und asexueller Fortpflanzung abwechseln. Durch diesen sogenannten Generationenwechsel verbinden sie die Vorteile beider Fortpflanzungsmöglichkeiten.
Generationswechsel – Erklärung
Treten abwechselnd geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung in verschiedenen Generationen einer Art auf, spricht an von einem sogenannten Generationswechsel. Diese Art von Fortpflanzung vereint die Vorteile beider Formen der Vermehrung.
Beim Generationenwechsel wechseln Organismen nach jeder Generation zwischen der asexuellen und sexuellen Fortpflanzung ab.
Die Generationen können sich im Erscheinungsbild als auch in der Anzahl der Chromosomen unterscheiden.
Die Merkmale der asexuellen und sexuellen Fortpflanzung auf einem Blick:
| Ungeschlechtliche/Asexuelle Fortpflanzung | Geschlechtliche/Sexuelle Fortpflanzung |
| Die Nachkommen sind genetisch untereinander identisch → vorteilhafte Genkombinationen bleiben erhalten | Zwei Gene desselben Allels → rezessive Mutationen kommen nicht zum Tragen Kein Wettbewerb zwischen zwei nützlichen Mutationen → können in einem Individuum vereint werden |
| Keine zeit- und ressourcenintensive Entwicklung und Aufzucht der Nachkommen | Produktion von Gameten und Entwicklung von Geschlechtsorganen ist sehr energieaufwändig → weniger Nachkommen |
| Keine zeit- und ressourcenintensive Suche nach Sexualpartnern | Partnersuche, Entwicklung und Aufzucht der Nachkommen ist sehr zeit- und ressourcenintensiv mind. zwei Geschlechter nötig → Problem bei geringer Populationsdichte |
| Keine Rekombination → kein Austausch an Erbinformation → keine neuen vorteilhaften Genkombinationen (Evolutionsprozess wird eingeschränkt) | Rekombination des Erbguts → neue Genkombinationen → schnelle Anpassungsfähigkeit an ändernde Umweltbedingungen |
Generationswechsel – Formen
Der Generationswechsel kann unterschiedlich ablaufen. Man unterscheidet zwischen heterophasischen und homophasischen Generationswechsel.
Homophasischer Generationswechsel
Beim homophasischen Generationswechsel bleibt die Anzahl der Chromosomenpaare der Generationen gleich. Alle Generationen sind entweder haploid (haplohomophasisch) oder diploid (diplohomophasisch).
Organismen mit homophasischem Generationswechsel: Quallen und Saugwürmer (z. B. kleiner Leberegel).
Heterophasischer Generationswechsel
Beim heterophasischen Generationswechsel wechseln sich haploide und diploide Generationen ab. Durch Befruchtung verschmelzen die haploiden Zellen zu einer diploiden Zelle. Diese zwei haploiden Zellen stammen in der Regel von unterschiedlichen Individuen. Durch Meiose trennt sich die diploiden Zelle wieder zu haploide Zellen.
Organismen mit heterophasischem Generationenwechsel sind: Farne, Moose, Plasmodien (Malariaerreger).
Des Weiteren werden Generationswechsel danach differenziert, ob sich die Individuen der verschiedenen Generation im Erscheinungsbild unterscheiden.
Heteromorpher Generationswechsel
Beim heteromorphen Generationswechsel unterscheiden sich die Individuen der verschiedenen Generation in ihrem Erscheinungsbild. Die Unterschiede liegen hierbei häufig in Aufbau und Struktur.
Beispiele für Artengruppen mit heteromorphen Generationswechsel sind Farne und Laubmoose.
Isomorpher Generationswechsel
Man spricht von einem isomorphen Generationswechsel, wenn sich die Individuen der verschiedenen Generationen im Erscheinungsbild und dementsprechend im Aufbau und Struktur identisch sind.
Als Beispiel ist der Meersalat (Ulva lactuca) zu nennen.
Heterogener Generationswechsel (Heterogenie)
Ein gesonderter Generationswechsel der Tierwelt ist der sogenannte heterogene Generationswechsel. Auf eine oder mehrere Generationen, die sich eingeschlechtlich vermehren (Parthenogenese), folgt eine Generation, die sich bisexuell fortpflanzt.
Beispiele für Tiere, die einen heterogenen Generationswechsel haben, sind Wasserflöhe und Blattläuse.
Generationswechsel – Ablauf
Im folgenden Abschnitt lernst Du anhand von unterschiedlichen Beispielen kennen, wie verschiedene Generationswechsel ablaufen können.
Generationswechsel bei Farnen
Der Generationswechsel bei Farnen läuft heterophasisch ab. Wenn Du Dir die Blattunterseite eines Farnwedels anschaust, wirst Du feststellen, dass sich dort unzählig viele kleine braune Punkte befinden. Dies sind Sporen und dienen der ungeschlechtlichen Fortpflanzung der Farne.
Eine Spore wächst zu einem Prothallium heran, welches nur einige Millimeter groß ist. Das Prothallium wird auch Gametophyt genannt und ist haploid. Es produziert haploide Gameten (haploide Geschlechtszellen). Diese weiblichen und männlichen Gameten können verschmelzen und es entwickelt sich dann zu einem diploiden Sporophyt. Dieser Sporophyt wächst zu einer Farnpflanze heran.
Farne besitzen also einen heteromorphen und einen heterophasischen Generationswechsel.
Falls Dir der Begriff Gameten nicht geläufig ist oder Du eine kleine Auffrischung benötigst, dann schau doch gerne bei der entsprechenden StudySmarter Erklärung vorbei!
Generationswechsel bei Quallen
Die zu den Nesseltieren gehörenden Quallen wechseln sich in ungeschlechtlicher und geschlechtlicher Fortpflanzung ab und gehören zu den Lebewesen, die einen homophasischen Generationswechsel durchführen. Hierbei handelt es sich um eine besondere Form des homophasischen Generationswechseln. Dieser ist dreigegliedert.
Metagenese
Bei diesem dreigegliederten Generationswechsel folgt auf eine Generation mit zweigeschlechtlicher Fortpflanzung eine Generation mit ungeschlechtlicher Fortpflanzung, welche von einer weiteren Generation mit geschlechtlicher Fortpflanzung abgelöst wird. Diese Form des homophasischen Generationswechsels wird Metagenese genannt. Metagenese ist bei Quellen, Bandwürmern und Saugwürmern zu finden.
Ablauf bei Quallen
Das Entwicklungsstadium, welches wir im allgemeinen Sprachgebrauch als Qualle kennen, heißt Meduse. Die Meduse hat zwei Geschlechter. Diese können in zwei eigenständigen Individuen vorkommen oder beide in einem vereint sein (Zwittrigkeit).
In der folgenden Abbildung siehst Du den Entwicklungskreislauf von Quallen. Die Qualle entlässt zunächst Eizellen und Spermien in das Wasser. Dadurch kommt es zur Befruchtung (A). Eine kleine Larve, die sogenannte Planula, entsteht (B). Bei geeigneten Umweltbedingungen wächst die Planula am Boden fest und entwickelt sich zu einem Polypen (C). Dieser Polyp kann sich nur asexuell fortpflanzen.
Der Polyp bildet viele neue Tochterzellen aus, die sich wie Teller aufeinanderstapeln – eine Kolonie entsteht (D). Nach einiger Zeit konkurrieren die unzähligen Polypen miteinander um Nahrung und Platz. Dann fängt der Polyp an, sich durch Knospung fortzupflanzen (E). Der Polyp bildet viele kleine Knospen auf seiner Oberfläche aus.
Diese werden von der Oberfläche abgeschnürt und können vom Meeresstrom weggetragen werden (F). Diese Tochterzellen wachsen zu Larven, den Ephyren, und über mehrere Tage hinweg zu Quallen heran.
Der Generationswechsel der Qualle ist heteromorph und diplohomophasisch.
Generationswechsel bei Moosen
Moose und Farne teilen sich den gleichen Entwicklungszyklus – den heterophasischen Generationswechsel. Anders als bei den Farnen ist der Gametophyt aber die eigentliche Moospflanze. Die Moospflanze ernährt sich photoautotroph und ist haploid.
Photoautotrophe Ernährung bedeutet, dass die Individuen durch Fotosynthese Nährstoffe und somit Energie generieren.
Die haploiden Sporen entwickelt sich zu einem Protonema. Durch Knospung entsteht daraus die Moospflanze. Die Moospflanze bildet Geschlechtsorgane, die Gametangien, aus. Die männlichen Geschlechtsorgane werden Antheridien genannt, die weiblichen Archegonien. Aber was ist Knospung eigentlich genau?
Als Knospung wird die ungeschlechtliche Vermehrung bei verschiedenen Lebewesen bezeichnet. Dabei schnüren sich Auswüchse ab, welche neue Lebewesen bilden.
In den Geschlechtsorganen werden die haploiden Gameten gebildet. Die männlichen Spermatozoiden müssen aktiv zu den Archegonien schwimmen. Dies geht nur mit der Hilfe von Wasser. Für Moose, die nicht in oder in der Nähe eines Gewässers leben, helfen Regenwasserspritzer, um die Spermatozoiden zu transportieren. Ist das Spermatozoid angekommen, befruchtet es die Eizelle im Archegonium.
Die befruchtete Eizelle entwickelt sich zu einem diploiden Sporophyten. Der Sporophyt ist für immer mit dem Gametophyten verbunden. Er nutzt den Gametophyten, um an Wasser und Nährstoffe heranzukommen.
An der Spitze des Sporophyts befindet sich die Sporenkapsel, auch Sporangium genannt. In dieser entstehen durch Meiose haploide Sporen. Sobald die Sporen reif sind, öffnet sich die Sporenkapsel und die Sporen können sich verteilen. Aus diesen Sporen entwickeln sich dann die Protonemen und der Zyklus beginnt von Neuem.
Generationswechsel – Das Wichtigste
- Beim Generationenwechsel wechseln Organismen nach jeder Generation zwischen der asexuellen und sexuellen Fortpflanzung ab.
- Beim heterophasischem Generationswechsel wechseln sich haploide und diploide Generationen ab.
- Beim homophasischen Generationswechsel bleibt die Anzahl der Chromosomenpaare durch die Generationen hindurch gleich.
- Unterscheiden sich die Generationen in Aufbau und Struktur, spricht man von einem heteromorphen Generationswechsel.
- Lassen sich die beiden Generationen äußerlich nicht unterscheiden, spricht man von einem isomorphen Generationenwechsel.
- Beim heterogenen Generationswechsel folgt auf eine oder mehrere Generationen, die sich eingeschlechtlich vermehrt, eine Generation, die sich zweigeschlechtlich fortpflanzt.
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