היסטוריה אבולוציונית של צמחים
אבולוציה של מחזורי חיים

לכל הצמחים הרב-תאיים יש מחזור חיים הכולל שני דורות או שלבים. שלב הגמטופיט מכיל סט אחד של כרומוזומים (מסומן 1n) ומייצר גמטות (זרע וביצית). שלב הספורופיט מכיל כרומוזומים מזווגים (מסומנים 2n) ומייצר נבגים. שלבי הגמטופיט והספורופיט עשויים להיות הומומורפיים, ונראים זהים בחלק מהאצות, כגון Ulva lactuca, אך הם שונים מאוד בכל צמחי האדמה המודרניים, מצב המכונה הטרומורפיה.
הדפוס באבולוציה של הצמח היה מעבר מהומומורפיה להטרומורפיה. האצות שמהן התפתחו צמחי האדמה היו כמעט בוודאות הפלוביוניות, בהיותן הפלואידיות במשך כל מחזורי חייהן, כאשר זיגוטה חד-תאית מספקת את שלב ה-2N. כל צמחי האדמה (כלומר צמחי העובר) הם דיפלוביוניים – במילים אחרות: גם השלב ההפלואידי וגם השלב הדיפלואידי שלהם הם רב-תאיים. טחבים (טחבי כבד, טחבי עלים ואנתוצרוטה) פיתחו את הגמטופיט כשלב הדומיננטי של מחזור החיים, והספורופיט נעשה תלוי בו כמעט לחלוטין; צמחים וסקולריים פיתחו את הספורופיט כשלב הדומיננטי, ותפקידו של הגמטופיט מצומצם במיוחד בצמחי הזרע.
השלב הדיפלואידי של מחזור החיים הפך אפוא לדומיננטי. הסבר אחד שהוצע לכך הוא שדיפלואידיות מאפשרת למסך את ביטוין של מוטציות מזיקות באמצעות קומפלמנטציה. כלומר, אם אחד מהגנומים ההוריים של התאים הדיפלואידיים מכיל מוטציות המובילות לפגמים בתוצרים של גן אחד או יותר, ניתן יהיה לפצות על חוסרים אלו על ידי הגנום ההורי האחר (שגנים אחרים שלו עלולים להיות פגומים). ככל שהשלב הדיפלואידי הפך לשולט, אפקט המיסוך אפשר כנראה להגדיל את הגנום, ומכאן את תוכן המידע, ללא הגבלה בצורך לשפר את דיוק השכפול הגנטי. ההזדמנות להגדיל את תוכן המידע בעלות נמוכה היא יתרון מכיוון שהיא מאפשרת לקודד התאמות חדשות. תפיסה זו אותגרה על ידי ראיות המצביעות על כך שהברירה הטבעית אינה יעילה יותר בשלב ההפלואידי מאשר בשלב הדיפלואידי במחזור החיים של טחבים ואנגיוספרמים (בעלי פרחים).
שתי תאוריות מתחרות מנסות להסביר את הופעתו של מחזור חיים דיפלוביוני (כלומר, מורכב משלב הפלואידי ומשלב דיפלואידי, ששניהם רב-תאיים).
תאוריית האינטרפולציה (אנ') (הידועה גם בתור התאוריה האנטיתטית או האינטרקלרית (intercalary)) גורסת כי האינטרפולציה של ספורופיט רב-תאי בין שני דורות עוקבים של גמטופיטים הייתה חידוש שנגרם על ידי מיוזה קודמת בזיגוטה עם נבט צעיר, עם סבב אחד או יותר של חלוקה מיטוטית. כך נוצרה רקמה רב-תאית דיפלואידית והמיוזה יצרה נבגים. תאוריה זו מרמזת שהספורופיטים הראשונים היו בעלי מורפולוגיה פשוטה יותר, בדומה לגמטופיט שהם היו תלויים בו. נראה שזה משתלב היטב עם מה שידוע על הטחבים, שבהם גמטופיט תלואידי מזין ספורופיט פשוט, שמכיל קצת יותר ממנבג לא מסועף על גבעול. המורכבות הגוברת של הספורופיט הקדמון הפשוט, כולל ההתפתחות של תאים פוטוסינתטיים, שחררה אותו מהתלות בגמטופיט, כפי שקורה בכמה ציפורניים (Anthoceros), והביאה לכך שהספורופיט פיתח איברים ורקמות וסקולריות, והפך לשלב דומיננטי, כמו בצמחים וסקולריים (טרכאופיטים, tracheophytes). ניתן למצוא לתאוריה הזאת חיזוק בהבחנה שפרטים קטנים יותר של קוקסוניה (Cooksonia) נתמכו קרוב לוודאי על ידי יצירת גמטופיטים. נצפו צירים גדולים יותר, עם מקום לרקמות פוטוסינתטיות המאפשרות קיום עצמי, מה שמספק מסלול אפשרי להתפתחות ספורופיט עצמאי.
ההשערה החלופית, תאוריית הטרנספורמציה (או התאוריה ההומולוגית), טוענת שייתכן שהספורופיט הופיע לפתע על ידי כך שהמיוזה נדחתה עד שנוצר ספורופיט רב-תאי מפותח. מכיוון שבתרחיש כזה, אותו חומר גנטי משמש גם בשלב ההפלואידי וגם בשלב הדיפלואידי, שניהם ייראו אותו הדבר. זה מסביר כיצד אצות כמו Ulva lactuca ("חסת ים", Sea lettuce) מייצרות שלבים מתחלפים של ספורופיטים וגמטופיטים זהים. לאחר מכן, ייתכן שההסתגלות לסביבת האדמה המייבשת, שמקשה על רבייה מינית, גרמה לפישוט הגמטופיט הפָּעיל מינית, ולהרחבה של שלב הספורופיט כדי להפיץ טוב יותר את הנבגים העמידים למים. רקמת הספורופיט והגמטופיט של צמחים וסקולריים כגון ריניה (Rhynia), שהשתמרו בשכבת קרקע מתקופת הדבון המכונה "Rhynie chert", הן בעלות מורכבות דומה, וזה נחשב כתומך בהשערה זו. לעומת זאת, בצמחים וסקולריים מודרניים, למעט Psilotum, הספורופיט והגמטופיט הם בעלי מבנה שונה (הטרומורפיים), ונדיר שלגמטופיטים יש רקמה וסקולרית.