تاریخ فرگشتی گیاهان
فرگشت ریخت‌شناسی گیاه > دانه‌ها

گیاهان اولیه زمینی که به روش سرخس‌ها تکثیر می‌شدند: هاگ‌ها به گامتوفیت‌های کوچکی جوانه زدند که تخم و/یا اسپرم تولید می‌کردند. این اسپرم‌ها در خاک‌های مرطوب شنا می‌کنند تا اندام‌های ماده (آرکگونیا) را روی همان گامتوفیت یا گامتوفیت دیگری پیدا کنند، جایی که با تخمک ترکیب می‌شوند تا جنینی تولید کنند که به اسپوروفیت جوانه می‌زند.
گیاهان هتروسپوریک، همانطور که از نامشان پیداست، اسپورهایی با دو اندازه دارند - میکروسپور و مگاسپور. اینها به ترتیب جوانه زده و میکروگامتوفیت‌ها و مگاگامتوفیت‌ها را تشکیل می‌دهند. این سامانه راه را برای تخمک‌ها و دانه‌ها هموار کرد: مگاسپورانژیا می‌توانست تنها یک مگاسپور تتراد را تحمل کند، و برای تکمیل انتقال به تخمک‌های واقعی، سه مگاسپور در تتراد اصلی سقط می‌شوند و در هر مگاسپورانگیوم یک مگاسپور باقی می‌ماند.
انتقال به تخمک‌ها با این مگاسپور که در حین جوانه زدن به اسپورانژیوم خود "جعبه" می‌شد ادامه یافت. سپس مگاگامتوفیت درون یک پوشش ضدآب قرار گرفت که دانه را محصور کرد. دانه گرده که دارای یک میکروگامتوفیت جوانه زده از یک میکروسپور بود، برای پراکندگی گامت نر استفاده شد و تنها هنگامی که به یک مگاگامتوفیت پذیرنده رسید، اسپرم تاژکدار مستعد خشک شدن آزاد شد.
لایکوپودها و اسفنوپسیدها بدون اینکه از آستانه عبور کنند، مسیر عادلانه‌ای را به سمت عادت بذر طی کردند. مگاسپورهای فسیلی لیکوپود با قطر ۱ سانتی‌متر و احاطه شده توسط بافت رویشی شناخته شده است (Lepidocarpon، Achlamydocarpon)؛ اینها حتی به صورت مگاگامتوفیت در محل جوانه می‌زنند. با این حال، آن‌ها تخمک نداشتند، زیرا هسته، یک لایه درونی پوشاننده هاگ، به‌طور کامل اسپور را دربرنمی‌گیرد. یک شکاف بسیار کوچک (میکروپیل) باقی می‌ماند، به این معنی که مگاسپورانگیوم هنوز در معرض جو است. این دو پیامد دارد - نخست اینکه به این معنی است که به طور کامل در برابر خشک شدن مقاوم نیست و دوم اینکه اسپرم برای دسترسی به آرکگونیای مگاسپور نیازی به "نقف کردن" ندارد.
یک پیش ساز دوونین میانی برای گیاهان بذری از بلژیک شناسایی شده است که در حدود ۲۰ میلیون سال پیش از نخستین گیاهان بذری قدمت دارد. رانکاریا، کوچک و متقارن شعاعی، یک مگاسپورانژیوم پوشیده شده است که توسط یک کوپول احاطه شده است. مگاسپورانژیوم دارای یک پسوند دیستال باز نشده است که بالای پوشش چند لوبی بیرون زده است. گمان می‌رود که اکستنشن در گرده افشانی آنموفیل نقش داشته باشد. Runcaria نور جدیدی را بر توالی اکتساب شخصیت منتهی به دانه می‌افکند. رانکاریا همه خصوصیات گیاهان بذری را دارد به جز پوشش دانه جامد و سامانه برای هدایت گرده به سمت تخمک.
نخستین اسپرماتوفیت‌ها (به معنای واقعی کلمه: "گیاهان دانه") - یعنی نخستین گیاهانی که دانه‌های واقعی را تولید کردند - پتریدوسپرم نامیده می‌شوند: به معنای واقعی کلمه "سرس بذر" نامیده می‌شود، زیرا شاخ و برگ آن‌ها از شاخه‌های سرخس مانند تشکیل شده بود، اگرچه آن‌ها چنین نبودند. نزدیک به سرخس. قدیمی‌ترین شواهد فسیلی گیاهان بذر مربوط به دوره دوونین پسین است و به نظر می‌رسد که آن‌ها از یک گروه پیشی به نام نطفه‌های نطفه‌ای فرگشت یافته‌اند. این گیاهان بذر اولیه از درخت گرفته تا درختچه‌های کوچک و پرتغالی را در بر می‌گرفت. مانند بسیاری از نطفه‌های اولیه، آن‌ها گیاهان چوبی با شاخ و برگ سرخس مانند بودند. همه آن‌ها تخمک داشتند، اما بدون مخروط، میوه یا مشابه. در حالی که ردیابی فرگشت اولیه دانه‌ها دشوار است، اصل و نسب سرخس‌های دانه ممکن است از تری مروفیت‌های ساده از طریق آنوروفیت‌های همسپور ردیابی شود. گیاهان بذری نخستین تشعشعات فرگشتی عمده خود را در عصر فامنین متحمل شدند.
این مدل بذر اساساً با همه بازدانگان (به معنای واقعی کلمه: "دانه‌های برهنه") مشترک است، که بیشتر آن‌ها دانه‌های خود را در یک مخروط چوبی یا ارل گوشتی (مانند سرخدار) می‌پوشانند، اما هیچ کدام به طور کامل دانه‌های خود را در بر نمی‌گیرند. نهان‌دانگان ("دانه‌های رگ") تنها گروهی هستند که دانه را به طور کامل در برچه محصور می‌کنند.
بذرهای کاملاً محصور مسیر جدیدی را برای گیاهان باز کردند: مسیر خواب بذر. جنین که کاملاً از اتمسفر بیرونی جدا شده و در نتیجه از خشک شدن محافظت می‌شود، می‌تواند چندین سال از خشکسالی پیش از جوانه زدن زنده بماند. دانه‌های Gymnosperm از پایان کربونیفر دارای جنین هستند که نشان‌دهنده فاصله طولانی میان لقاح و جوانه‌زنی است. این دوره با ورود به دوره زمین گلخانه‌ای همراه با افزایش خشکی همراه است. این نشان می‌دهد که خواب به‌عنوان پاسخی به شرایط آب‌وهوایی خشک‌تر به وجود آمد، جایی که انتظار برای یک دوره مرطوب پیش از جوانه‌زنی مفید بود. به نظر می‌رسد که این پیشرفت فرگشتی دروازه‌ای را باز کرده است: مناطقی که پیشاً غیرقابل مهمان‌نواز بودند، مانند دامنه‌های کوه‌های خشک، اکنون قابل تحمل بودند و به زودی توسط درختان پوشیده شدند.
دانه‌ها مزایای بیشتری برای حاملان خود داشتند: آن‌ها میزان موفقیت گامتوفیت‌های بارور شده را افزایش دادند، و از آنجایی که می‌توان یک انبار مواد مغذی را با جنین "بسته بندی" کرد، دانه‌ها می‌توانند به سرعت در محیط‌های نامناسب جوانه بزنند و به اندازه‌ای برسند که بتواند خود را سریع‌تر حفظ کند. به‌عنوان مثال، بدون آندوسپرم، نهال‌هایی که در محیط‌های خشک رشد می‌کنند، ذخایری برای رشد ریشه‌های آن‌قدر در عمق برای رسیدن به سطح آب پیش از انقضای آن‌ها در اثر کم‌آبی ندارند. به همین ترتیب، بذرهایی که در زیرزمینی تیره و تار جوانه می‌زنند، به ذخیره انرژی اضافی نیاز دارند تا به سرعت رشد کنند تا نور کافی را برای حفظ خود جذب کنند. ترکیبی از این مزایا به گیاهان بذر برتری بوم‌شناختی نسبت به جنس غالب پیشی Archaeopteris داد و در نتیجه تنوع زیستی جنگل‌های اولیه را افزایش داد.
باوجود این مزایا، تخمک‌های بارور شده به‌عنوان بذر بالغ نمی‌شوند. همچنین در طول خواب بذر (اغلب با شرایط غیرقابل پیش‌بینی و تنش‌زا همراه است) آسیب DNA تجمع می‌یابد. بنابراین آسیب DNA به نظر می‌رسد یک مشکل اساسی برای بقای گیاهان دانه‌ای باشد، همانطور که آسیب DNA به طور کلی یک مشکل اساسی برای زندگی است.